Особливості формування функціональних резервів гірників вугільних шахт і шляхи їх підвищення

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ МЕДИЦИНИ ПРАЦІ

АКАДЕМІЇ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ РЕЗЕРВІВ ОРГАНІЗМУ ГІРНИКІВ ВУГІЛЬНИХ ШАХТ І ШЛЯХИ ЇХ ПІДВИЩЕННЯ

14.02.01 - Гігієна

ТКАЧЕНКО ЛЮДМИЛА МИКОЛАЇВНА

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому державному медичному університеті ім. М.Горького і Державному підприємстві науково-дослідному інституті медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної промисловості (м. Донецьк) МОЗ України

Науковий консультант: доктор медичних наук, професор Максимович Володимир Олександрович, Державне підприємство науково-дослідний інститут медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної промисловості (м. Донецьк), МОЗ України, головний науковий співробітник відділу фізіологічних досліджень

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Бузунов Володимир Опанасович, Інститут радіаційної гігієни і епідеміології Наукового центру радіаційної медицини АМН України, директор

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Кальниш Валентин Володимирович, Українська військово-медична академія, професор кафедри авіаційної, морської медицини та психофізіології

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Колганов Анатолій Васильович, Донецький інститут ринку та соціальної політики, професор кафедри соціальної психології, проректор з навчальної та наукової роботи

Провідна установа: Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, кафедра гігієни праці і профзахворювань, МОЗ України, м. Київ

Захист відбудеться 18.06.2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.554.01 в Інституті медицини праці АМН України за адресою: 01033, м.Київ-33, вул. Саксаганського, 75

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту медицини праці АМН України: 01033, м. Київ-33, вул. Саксаганського, 75

Автореферат розісланий 14.05.2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Степаненко А.В.

АНОТАЦІЇ

Ткаченко Л.М. Особливості формування функціональних резервів гірників вугільних шахт і шляхи їх підвищення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 14.02.01 - гігієна. - Інститут медицини праці АМН України, Київ, 2004.

Дисертаційну роботу присвячено встановленню закономірностей формування і витрачання функціональних резервів організму гірників залежно від дії чинника викидонебезпечності і нагріваючого мікроклімату, характеру професійної діяльності і стажу роботи в несприятливих умовах. Вперше дана комплексна оцінка стану регуляторних систем організму гірників. Встановлено, що умови праці гірників обумовлюють напруження центральних, вегетативних і гормональних механізмів регуляції. Це супроводжується зниженням стійкості гірників до фізичного, нервово-емоційного і теплового навантажень і звуженням функціональних резервів. Розроблено інтегральний показник функціональних резервів, обгрунтовано комплекс профілактичних і реабілітаційних заходів до їх підвищення.

Ключові слова: гірники, умови праці, функціональні резерви організму, профілактика

Ткаченко Л.Н. Особенности формирования функциональных резервов горнорабочих угольных шахт и пути их повышения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 14.02.01 - гигиена. - Институт медицины труда АМН Украины, Киев, 2004.

Диссертация посвящена установлению механизмов формирования и расходования функциональных резервов горнорабочих угольных шахт в неблагоприятных условиях угольных шахт. Анализируются условия труда горнорабочих основных профессиональных групп на шахтах с крутым и пологим залеганием угольных пластов. Рассчитан комплексный показатель условий труда по основным физическим и химическим факторам для горнорабочих разных профессий, занятых в очистных и подготовительных выработках. Установлено, что комплексный показатель условий труда рабочих основных профессий не превышает 50 ед., что указывает на выраженное неблагоприятное действие факторов производства на организм работающих. Наиболее низкий комплексный показатель характерен для проходчиков, занятых бурением шпуров колонковыми и пневматическим сверлами, и забойщиков.

Выявлено, что с ухудшением условий труда функциональные резервы организма снижаются. Наиболее низкий уровень резервных возможностей организма отмечается у проходчиков. Это обусловлено рассогласованием между центральными и периферическими звеньями гипофизарно-надпочечниковой системы, напряжением механизмов вегетативной регуляции ритма сердца, ухудшением кислородотранспортных свойств крови.

В условиях нервно-эмоционального напряжения, связанного с действием фактора выбросоопасности, и в шахтах с нагревающим микроклиматом, сужение резервов организма горнорабочих проявляется изменениями в психофизиологическом статусе и метаболических процессах. Повышается уровень тревожности, преобладают процессы возбуждения в ЦНС, интенсифицируются процессы ПОЛ, падает мощность антиоксидантной защиты. В вегетативном гомеостазе начинает доминировать симпато-адреналовая система, что приводит к истощению функциональных резервов и падению физической работоспособности, тепловой и эмоциональной устойчивости горнорабочих. С увеличением стажа работы расходование функциональных резервов возрастает. У высокостажированных рабочих (стаж 10-15 лет) отмечается подавление тонуса обоих отделов ВНС, снижается их реактивность, формируется гипокинетический тип кровообращения, что в условиях угольной шахты определяет неадекватность обеспечения деятельности. У малостажированных рабочих (стаж работы в подземных условиях до 5 лет) также наблюдается повышенный расход резервов организма. Однако в этой стажевой группе приспособление к производственной нагрузке сопровождается активацией обоих отделов вегетативной нервной системы, избыточным вегетативным обеспечением деятельности, гиперкинетическим типом центральной гемодинамики, повышением уровня тревожности.

На основании результатов исследования с помощью метода нейросетевого моделирования обоснованы информативные показатели и интегральный показатель функциональных резервов организма. Высокой информативностью обладают: коронарный резерв миокарда при мышечной нагрузке, тонус парасимпатической нервной системы при ортостатической пробе, резервный объем выдоха, уровни тироксина и малонового диальдегида в сыворотке крови, активность каталазы, устойчивость реакций ЦНС, уровень тревожности и мышечная выносливость. Для практического применения разработана автоматизированная система оценки резервов. По результатам исследования разработан и внедрен комплекс профилактических и реабилитационных мероприятий, направленный на сохранение и повышение резервов. Комплекс включает новые подходы к оценке резервов, диспансерному наблюдению за состоянием здоровья горнорабочих с разным их уровнем, применение методов физической культуры, физиотерапии, адаптогенов и витаминов, баротерапии, антиоксидантов, а также режимов труда; дополняет существующие рекомендации к проведению медицинских осмотров и профессионального отбора горнорабочих. Внедрение профилактических мероприятий способствует повышению функциональных резервов организма горнорабочих. В показателях профессиональной деятельности это отражается повышением работоспособности, уменьшением времени отдыха, улучшением самочувствия рабочих.

Ключевые слова: горнорабочие, условия труда, функциональные резервы организма, профилактика

Tkachenko L.N. Peculiarities of functional reserves forming of the coal miner's body and the ways of their increase. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 14.02.01 - hygiena. - Institute for Occupational Health (Academy of Medical Sciences of Ukraine), Kyiv, 2004.

The dissertation dedicates to the establishment of conformities forming and expenditure of miner's body functional reserves in dependence on vibrodanger and heating microclimate, nature of occupational activity and lingth of service in the unfavourable conditions. Complex value of regulatory systems of the worker's body has been given. It has been determined that coal miner's labour conditions cause an expressed tension of the central of regulation. It is accompanied by the stability decrease of the coal miners to the physical, neuro- emotional, heat loads and functional reserves. An integral index of functional reserves has been worked out complex of prophylactic and rehabilitational measures by their increase has been grounded.

Key words: coal miners, labour conditions, functional reserves of the body, prophylaxis

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На зламі ХХ і ХХІ століть Україна пережива глибоку соціально-економічну кризу, якою обумовлені загрозливі зрушення в здоров'ї всього населення й особливо працюючих. Скорочується тривалість життя, насамперед серед чоловіків, збільшується смертність у працездатному віці, підвищується загальна і професійна захворюваність (Ю.И. Кундиев,

В.И Чернюк, П.Н. Витте, 1997; Ю.И. Кундиев, 1998; Ю.И. Кундиев, В.В. Кальниш, А.М. Нагорная, 2002). Серед окремих галузей народного господарства основна частка потерпілих припадає на підприємства вугільної промисловості (В.М. Валуцина із спіавт., 2000). Пов'язано це з надзвичайно шкідливими і небезпечними умовами праці у вугільній промисловості, де зберігаються висока запиленість повітря гірничих виробок та хімічне навантаження на організм гірників, перевищують ГДР рівні шуму й вібрації, значно погіршуються мікрокліматичні умови праці, зростає значущість чинника викидонебезпечності (В.В. Суханов із співавт., 2000; В.В. Мухин,

Д.О. Ластков, 2000; О.Н. Путилина, 1995; Г.П. Кобец із співавт.,1992). Сьогодні у центральному районі Донбасу близько 80 % вугільних шахт є надкатегорійними за кількістю виділення метану, а більш ніж половина гірничих пластів небезпечні через раптовий викид вугілля і газу (С.И.Азаров, О.В. Святун, 2003; В.И. Николин із співавт., 2000; И.С. Фридман, 2001). Аварії, пов'язані з вибухами метану та вугільного пилу, все частіше супроводжуються чималою загибеллю шахтарів, внаслідок чого значно посилилось нервово-емоційне напруження робітників (С.И. Азаров, 2001; Д.О. Ластков із співавт., 2000; А.М. Рудь із співавт., 1990; Л.Н.Ткаченко із співавт., 2000).

Значне погіршення умов праці у вугільній промисловості звужує і виснажує функціональні резерви організму гірників, знижує стійкість до несприятливих умов праці (Г.С. Передерий, 2001; В.А. Максимович із співавт., 2001; В.М. Валуцина із співавт., 2001), що обумовлює зростання загальної і професійної захворюваності, які сьогодні на порядок перевищують середні показники 80-х років (В.М. Валуцина із співавт., 2001; В.В. Черкесов, 2001; Д.О. Ластков, 2001; О.А. Трунова, 2001).

Питання впливу несприятливих умов праці на функціональні резерви гірників вугільних шахт частково розглядались в наукових дослідженнях з оцінки професійної працездатності шахтарів (Г.С. Передерий із співавт., 2000; Л.Н.Ткаченко, 2003), стійкості організму до дії нагріваючого мікроклімату (В.О. Максимович, 2000; І.І. Солдак, 1998), в процесі розробки критеріїв професійного добору (В.П. Гребняк, 1995), при професійних і виробничо-обумовлених захворюваннях (Г.П. Кобец із співавт.,1992). Разом з тим, всебічне розроблення питань медицини праці у вугільній промисловості і сучасні думки про системні механізми стресу передбачають необхідність оцінки резервів з позиції максимальних можливостей організму тривалого забезпечення стійкої працездатності в несприятливих умовах виробництва. Таке визначення випливає із завдань гігієни і прикладної фізіології, суть яких полягає у забезпеченні виконання заданої діяльності в заданий час із мінімальним напруженням пристосувальних механізмів (В.И. Медведєв,1998; К.В. Судаков,1996; Р.М. Баевский, 2000).

У цьому плані резерви організму гірників вугільних шахт вивчені не достатньо. Дотепер не визначено комплексного впливу шкідливих і небезпечних виробничих чинників на стан регуляторних систем; не виявлено зв'язок вегетативного гомеостазу із стійкістю організму шахтарів до несприятливих умов праці; не надано оцінку функціональним резервам гірників різних професійних груп; не визначено стажеві закономірності зміни резервів регуляторних, психофізіологічних і вегетативних функцій; не обґрунтовано інтегральний показник функціональних резервів. Вирішення цих питань необхідно для розробки профілактичних і реабілітаційних заходів, спрямованих на збереження і підвищення функціональних резервів, попередження розвитку захворювань, забезпечення високої працездатності працюючих, що є однією із задач гігієнічної науки (Ю.И. Кундиев, А.О. Навакатикян, 1996).

З огляду на вищевикладене, проблема комплексної оцінки умов праці та їх впливу на формування функціональних резервів гірників вугільних шахт за результатами виробничих, експериментальних, клінічних і поліклінічних досліджень та за показниками стійкості організму до фізичного, нервово-емоційного напруження і теплового навантаження, даними про ефективність професійної діяльності гірників з різним рівнем резервів організму потребує наукового аналізу та узагальнення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота має безпосередній зв'язок з основними напрямками діяльності ДП НДІ медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної промисловості (м. Донецьк) щодо питань гігієни праці та професійних захворювань у гірників вугільних шахт України. Робота виконувалась відповідно до Міжвідомчої програми наукових досліджень з гігієни праці у вугільній промисловості на період 1990-2000 років, Галузевої програми “Медицина труда шахтеров” (1992-1998 р.р.), Міжгалузевої комплексної програми “Здоров'я нації” (2001-2004 р.р.).

Основні фактичні матеріали дисертаційної роботи одержані під час виконання таких НДР: “Разработать физиологические методы контроля для поддержания работоспособности горнорабочих глубоких угольных шахт” (№ ДР 01860072071); “Разработать систему медико-физиологической реабилитации горнорабочих глубоких угольных шахт, подвергающихся воздействию тепла” (№ ДР 01880007952); “Разработать технологию медицинской помощи и профилактики осложнений при острых и хронических перегревах у горнорабочих глубоких угольных шахт” (№ ДР VA01002879Р); “Разработать и внедрить лечебно-профилактические мероприятия для горнорабочих глубоких угольных шахт группы риска развития тепловых поражений” (№ ДР 0193V029007); “Разработать технологию послесменной реабилитации, диспансеризации и лечения рабочих горных предприятий, занятых во вредных и опасных условиях труда” (№ ДР 0101U006523); “Разработать технологию предварительных и периодических медицинских осмотров, динамического наблюдения за работниками, занятыми в неблагоприятных и опасных условиях труда и подготовить проекты необходимых нормативно-методических документов”. Приложение М. “Диспансеризация работающих во вредных и опасных условиях труда” (№ держреєстрації 0197U015744). У 2 НДР здобувачка була відповідальним виконавцем.

Мета й задачі дослідження. Метою роботи було встановлення закономірностей формування стану функціональних резервів організму гірників залежно від умов і часу їх праці та наукове обгрунтування, розробка і впровадження профілактичних й реабілітаційних заходів зі збереження і підвищення резервів диференційно до фізіологічних, біохімічних, психологічних та інших характеристичних ознак конкретного робітника.

Досягнення поставленої мети передбачало вирішення таких задач:

1. Дати комплексну санітарно-гігієнічну оцінку умов праці гірників очисних і підготовчих виробок залежно від технології видобутку вугілля та проведення гірничих виробок на шахтах з крутим і пологим заляганням вугільних пластів.

2. Вивчити функціональні можливості організму гірників основних професійних груп в умовах фізичного та теплового навантаження з використанням загальноклінічних, фізіологічних та біохімічних методів оцінки.

3. Визначити вплив нервово-емоційного напруження на стан регуляторних, психофізіологічних і вегетативних функцій у гірників викидонебезпечних шахт.

4. Вивчити комплексний вплив шкідливих і небезпечних чинників виробництва на стан вегетативного гомеостазу і визначити його зв'язок зі стійкістю організму гірників до фізичного, нервово-емоційного і теплового навантаження.

5. Оцінити резервні можливості регуляторних систем, вегетативних функцій і метаболічних процесів у гірників залежно від стажу роботи в несприятливих умовах виробництва.

6. Обгрунтувати інтегральний показник функціональних резервів, розробити автоматизовану систему їх оцінки і вивчити професійну працездатність гірників з різним рівнем резервів.

7. Обгрунтувати і впровадити комплекс профілактичних і реабілітаційних заходів щодо збереження і підвищення функціональних резервів гірників вугільних шахт з урахуванням рівня резервів конкретного робітника.

Об'єкт дослідження - функціональні резерви організму гірників вугільних шахт.

Предмет дослідження - чинники виробничого середовища та трудового процесу; стан вегетативного гомеостазу, гормонального статуту, психофізіологічних, вегетативних функцій, процесів перекисного окислення ліпідів та антиоксидантної системи, мікроелементного і електролітного обміну у спокої та під час фізичного, нервово-емоційного і теплового навантаження; метаболічні процеси у міокарді щурів при нормальній та високій температурі повітря.

Методи дослідження - гігієнічні, фізіологічні, психофізіологічні, біохімічні, фізіолого-ергометричні, математичні, у тому числі методи нейросітьового моделювання, що включають кореляційний, регресійний та кластерний аналізи.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше:

-встановлено закономірності формування резервних можливостей фізіологічних, психофізіологічних, метаболічних функцій організму гірників залежно від характеру професійної діяльності, дії чинника викидонебезпечності та нагріваючого мікроклімату;

-дано комплексну оцінку стану регуляторних систем організму гірників і встановлено механізми його зміни в умовах поєднаної дії шкідливих і небезпечних чинників виробництва;

-виявлено вплив несприятливих умов праці на вегетативний гомеостаз організму гірників, що полягає у порушенні балансу між ланками вегетативної нервової системи з підвищенням напруження регуляторних систем;

-визначено взаємозв'язок між стійкістю організму гірників до несприятливих умов праці (за результатами фізичного, нервово-емоційного і теплового навантажень) зі змінами вегетативного гомеостазу, в якому встановлено негативну роль домінування тонусу симпато-адреналової системи в процесах формування резервів організму;

-виявлено стажеві закономірності витрачання регуляторних, психофізіологічних і вегетативних функцій організму гірників, які характеризуються активацією, стабілізацією і пригніченням функцій із зростанням тривалості трудової діяльності в шкідливих і небезпечних умовах виробничого середовища;

-за допомогою методу нейросітьового моделювання виявлено інформативні показники, розроблено математичну модель і обгрунтовано інтегральний показник функціональних резервів організму, який покладено в основу диференційного підходу до розробки профілактичних заходів;

-встановлено зв'язок ефективності професійної діяльності гірників (за фізіологічними та ергономічними показниками) з рівнем функціональних резервів, що відбиває залежність напруження регуляторних, вегетативних функцій, розвитку процесів втоми і відновлення, щільності та тривалості виробничого навантаження від рівня функціональних можливостей організму;

-основні положення результатів дослідження захищені авторським свідоцтвом “Способ определения функционального состояния людей” (А.С. № 1745208) і патентом “Спосіб диференціальної діагностики превалювання симпатичної нервової системи в регуляції хронотропної функції серця у людей” (Патент України № 36641А).

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі комплексної санітарно-гігієнічної оцінки умов праці й аналізу несприятливого їх впливу на резервні можливості регуляторних, вегетативних, психофізіологічних, психоемоційних, метаболічних функцій організму гірників, виявлення механізмів звуження резервів, розроблено автоматизовану систему оцінки рівня функціональних резервів та науково обґрунтовано комплекс профілактичних і реабілітаційних заходів, спрямованих на збереження і підвищення резервів організму гірників з використанням методів фізичної культури, фізіотерапії, психологічного розвантаження, адаптогено-і вітамінопрофілактики, баротерапії, рекомендацій щодо прийому антиоксидантів, а також режимів праці і трудової реабілітації. Автоматизовану систему оцінки рівня функціональних резервів організму запропоновано застосовувати як на етапах попереднього, так і періодичного медичного огляду гірників. Вона також може бути використана в системі професійного добору гірників, а також осіб, які стають до роботи в умовах, близьких до вугільних шахт.

Впровадження результатів дослідження в практику. Результати виконаної роботи стали основою для розробки таких документів:

-Медико-физиологические методы профилактики простудных заболеваний и поддержания работоспособности горнорабочих глубоких угольных шахт и рудников, часто болеющих ОРЗ: Методические рекомендации (Москва, 1989).

-Методы выявления и немедикаментозной профилактики состояний перенапряжения и переутомления у горнорабочих глубоких угольных шахт: Методические рекомендации (Донецк, 1990).

-Профилактика ишемической болезни сердца у горнорабочих угольных шахт: Методические рекомендации (Донецк, 1991).

-Единые нормы выработки (времени) на горно-подготовительные работы для шахт Донецкого и Львовско-Волынского угольных бассейнов (Донецк, 1992).

-Единые нормы выработки на очистные работы для шахт Донецкого и Львовско-Волынского угольных бассейнов (Донецк,1993).

-Руководство по профилактике перегревов у горнорабочих угольных шахт (Донецк, 1993).

-Клиника и диагностика тепловых поражений у горнорабочих глубоких угольных шахт, экспертиза трудоспособности: Методические рекомендации (Донецк, 1993).

-Організація медичної допомоги гірникам з гострим та хронічним перегрівом, принципи лікування та диспансеризації: Методичні рекомендації (Донецьк, 1995).

-Лечебно-профилактические мероприятия в группах горнорабочих по предупреждению развития тепловых поражений: Методические рекомендации (Донецк, 1996).

Нормативно-методичні та інформаційні матеріали впроваджено в практику роботи управлінь охорони здоров'я Донецького і Львівсько-Волинського вугільних басейнів, лікувально-оздоровчих закладів, що обслуговують шахти ВО ЅДзержинськвугілляЅ, ЅАртемвугілляЅ, ЅДонецьквугілляЅ, Червоноармійськвугілля, Донецькій обласній клінічній лікарні профзахворювань, відділенні профпатології Луганської обласної клінічної лікарні, застосовуються в навчальному процесі кафедр гігієни, гігієни та екології, Донецького державного медичного університету ім. М. Горького, кафедри медичної реабілітації та фізіології Донецького державного інституту здоров'я, фізичного виховання і спорту, Донецькій школі олімпійського резерву, їх внесено до Реєстру галузевих нововведень “Сучасна технологія диспансеризації працюючих у шкідливих та небезпечних умовах праці” (36/14/01 Київ, 2001).

Особистий внесок здобувача. Дисертація є особистою науковою роботою автора. Дисертанткою сформовано напрямок досліджень, визначено їх мету і задачі, відпрацьовано методи, організовано дослідження і забезпечено їх виконання. Здобувачкою проведено гігієнічні (оцінка мікрокліматичних параметрів умов праці гірників), фізіологічні, психофізіологічні, фізіолого-ергометричні дослідження, створено базу даних для математичної обробки первинного матеріалу, зроблено аналіз та узагальнення результатів дослідження, підготовлено та впроваджено методичні документи.

Більшу частину біохімічних досліджень виконано н.с. О.О. Аслановою та н.с. В.М. Куляс у клінічному відділі НДІ медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної промисловості.

Формулювання наукової гіпотези, новизни, наукових положень, висновків, практичних рекомендацій і впровадження в практику належить особисто авторці.

Автор висловлює глибоку подяку за співпрацю д.мед.н. Г.С. Передерію, д.мед.н., проф. В.М. Валуциній, с.н.с. Є.В. Борисовій.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації оприлюднено на 10-й Всеросійській конференції з міжнародною участю ЅУспехи и перспективы физиологии труда в третьем тысячелетии (Москва, 2001); 1 Всеросійському з'їзді профпатологів (Тольятті, 2000); Четвертому міжнародному науковому конгресі ЅОлімпійський спорт і спорт для всіх: проблеми здоров`я, рекреації, спортивної медицини та реабілітаціїЅ (Київ, 2000); науково-практичній конференції за міжнародною участю ЅАктуальные проблемы медицины труда и экологии Донбасса (Донецьк, 2000); науково-практичній конференції ЅПроблемы здравоохранения Донбасса и пути их решенияЅ (Донецьк, 1999); науковій конференції, присвяченій 50-річчю РАМН “Актуальные проблемы медицины труда и промышленной екологии” (Москва, 1994); Всесоюзній конференції ЅАктуальные вопросы профилактической медициныЅ (Рига, 1991); Всесоюзній конференції “Труд, экология и здоровье шахтеров” (Донецьк, 1991);

Публікації. Основні положення дисертації викладено у 63 наукових роботах, у тому числі в 1 монографії, 25 статтях (24 з них - у фахових виданнях, затверджених ВАК України), 1 авторському свідоцтві, 1 патенті на винахід, 9 методичних рекомендаціях, 25 тезах.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 355 сторінках друкованого тексту. Вона складається зі вступу, аналітичного огляду літератури, опису методики дослідження, 6 розділів власних досліджень, аналізу й узагальнення результатів дослідження, висновків і списку використаних джерел. Дисертація містить 54 таблиці й 33 рисунки. Список використаних джерел включає 341 найменування, зокрема 69 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи досліджень. Вирішення поставлених задач здійснювалося шляхом проведення комплексних досліджень, що включали гігієнічні, фізіологічні, психофізіологічні, біохімічні, фізіолого-ергометричні, математико-статистичні методи.

Функціональні резерви (ФР) організму вивчали у гірників основних професійних груп (вибійники, прохідники, гірники очисних вибоїв), що працюють на шахтах з крутим та пологим заляганням вугільних пластів. Гірників обстежено під час періодичних медичних оглядів, в обласній клініці профзахворювань, в поліклінічних, експериментальних і виробничих умовах. Під час медичних оглядів вивчено функціональний стан 752 гірників. У лабораторних і поліклінічних умовах обстежено 160, у клінічних - 238 робітників. У виробничих дослідженнях (до, протягом і після робочої зміни) взяло участь 197 чоловік. Віковий діапазон обстежених склав 20 - 55 років, стаж роботи від 3 місяців до 25 років і більше.

Санітарно-гігієнічні умови праці шахтарів вивчали за результатами особистих досліджень показників мікроклімату, які вимірювали під час проведення повнозмінних фізіолого-ергометричних спостережень (Держстандарт 12.1.005-88). Температуру, відносну вологість і швидкість руху повітряного струменя реєстрували на висоті 1,5 метра від ґрунту в процесі робіт, що виконувалися стоячи (у прохідницьких вибоях), і на більш низьких висотах під час роботи в лаві - сидячи, лежачи і т.п. Для виміру використовували аспіраційний психрометр і крильчастий анемометр. Комплексна оцінка мікроклімату проводилася відповідно до “Санітарних правил для підприємств вугільної промисловості” (1985).

Окрім цього було вивчено індивідуальні і групові санітарно-гігієнічні характеристики умов праці у вугільних шахтах та проведено аналіз матеріалів гігієнічних досліджень НДІ медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної промисловості (м. Донецьк). Вивчали параметри запиленості повітря, мікроклімату, шуму, вібрації, забруднення виробок хімічними сполуками, гірничо-геологічні умови, характер технологій і трудового навантаження.

На підставі отриманих даних розраховували комплексний показник умов праці за основними фізичними і хімічними чинниками виробничого середовища (R_фх) (Методика комплексной оценки условий труда горнорабочих угольных шахт по вредным физическим и химическим факторам производственной среды, 1987 г.).

Для оцінки ФР організму гірників в якості моделей несприятливих чинників виробничого середовища використовували фізичне, нервово-емоційне та теплове навантаження.

Фізичне навантаження являло собою велоергометричне наростаюче навантаження потужністю 50 і 100 Вт з швидкістю обертання педалей 60 об/хв. Кожний ступінь навантаження тривав 4 хв. з перервою на відпочинок 3 хв. (М.М. Амосов, Я.А. Бендет, 1984). За даними велоергометричної проби розраховували фізичну працездатність (ФПЗ₁₇₀) і максимальне споживання кисню (МСК). У клінічних умовах МСК визначали прямим методом, суть якого полягала в східчастому збільшенні потужності навантаження до того моменту, коли наставало вирівнювання кривої (плато) споживання кисню (А.М. Кочаров із співавт., 1992). Між показниками МСК, отриманими розрахунковим і прямим шляхами, існує тісний кореляційний зв'язок, що дозволило зіставляти результати досліджень ( В.Л. Карпман із співавт., 1988).

Теплове навантаження містило в собі виконання м'язової роботи в мікрокліматичній камері. Обстежувані піднімалися й спускалися зі сходинки висотою 30 см у ритмі 20 разів за хв. при температурі повітря (40 ±1) ^о С, відносній вологості (85 ± 5) %, вмісті кисню не менше 20,7 % і вуглекислого газу не більше 0,1 %. Потужність навантаження складала в середньому 70 Вт. Тривалість роботи визначали за часом приросту температури тіла під язиком (сублінгвально) на 1,0 ^о С. Під час роботи кожні 5 хв. реєстрували температуру тіла, ЧСС і тепловідчуття. За результатами дослідження розраховували показник теплової стійкості (ТС). Під час медичних оглядів і в клінічних умовах ТС визначали за показником терморезистентності еритроцитів. Для переходу від одиниць початку теплового гемолізу еритроцитів до інтегрального показника ТС використовували рівняння ТС= 5 + 0,05 t_г (И.И. Солдак, В.А. Максимович, 1992).

Нервово-емоційне навантаження моделювали за допомогою рухового тесту на координометрі Руппа. У першій частині експерименту координометрія проводилася без больового подразнення, коли обстежувані повинні були за допомогою двох ручок провести щупом по фігурній доріжці, не роблячи при цьому помилок. Потім процедура координометрії повторювалася, але за кожну припущену помилку виносилося “покарання” ударом електричного струму, рівного по силі потроєній реобазі. Під час виконання тесту реєстрували кількість допущених помилок (m), їхній загальний час (t_о), час одного помилкового руху (t₁) і пройдену відстань (S). За цими показниками розраховували емоційну стійкість (ЕС) (В.П. Гребняк із співавт., 1986). Додатково ЕС вивчали за допомогою опитників тривожності Тейлора й емоційності Айзенка (В.М. Блейхер із співавт., 1999).

У виробничих умовах функціональні резерви гірників вивчали за даними повнозмінних фізіолого-ергометричних спостережень. Алгоритм роботи полягав в обстеженні гірників до початку зміни, у підземних умовах протягом зміни і після підйому на поверхню. До і після зміни реєстрували ритм серця, ЧСС, АТ, м'язову силу (МС) і витривалість (МВ), вологовтрати (Вл). За результатами внутрішньошахтних досліджень розраховували тривалість робочої зміни ( Тзм), час роботи ( Тр), час відпочинку (Тв), середню тривалість безперервних періодів роботи й відпочинку (Тбр і Тв), коефіцієнт щільності роботи (Кр), коефіцієнт відпочинку (Кв), енергетичні витрати на кожну операцію (Ев). В періоди пауз і технічних перерв вимірялася ЧСС, за якою визначали функціональні втрати організму за зміну (Г.С. Передерий із співавт., 2000).

Стан регуляторних систем організму гірників оцінювали за показниками ЦНС, вегетативної нервової системи (ВНС) та гормонального статуту. Стан ЦНС визначали за результатами простої і диференційованої зорово-моторних реакцій (ЗМРпр і ЗМРдиф). Реєстрували не менше 100 латентних періодів (ЛП) з подальшим варіаційним розподілом часу. Значення часу реакції розносилося по розрядах з інтервалом 20 мс. За кривою щільності розподілу ЗМРпр визначали функціональний рівень системи (ФРС), стійкість реакції (СР), рівень функціональних можливостей (РФМ) (А.В. Захаров із співавт., 1988).

Латентний період ЗМРпр при пред'явленні 100 подразників використовували для визначення сили нервової системи (А), яку знаходили за відношенням середнього часу реакції 20 перших і 20 останніх сигналів (Н.В. Макаренко із співавт., 1987).

Для вивчення урівноваженості нервових процесів використовували порівняльну кількість запізнілих (ЗР) і передчасних реакцій (ПР) на об'єкт, що рухається. Дослідження проводили за допомогою електросекундоміра. Стрілку секундоміра запускали щораз з нульового положення. Якщо стрілка зупинялася, пройшовши задану цифру, таку реакцію оцінювали як запізнілу (+), якщо зупинялася, не дійшовши до потрібної цифри, - як передчасну (-). Перевагу передчасних реакцій пов'язували з процесами гальмування, запізнілих - із превалюванням збудження в ЦНС (Н.В. Макаренко із співавт., 1987).

Оцінка стану ВНС здійснювалася з врахуванням її тонусу, реактивності і вегетативного забезпечення діяльності. Тонус ВНС визначали за даними ритму серця (РС) лежачи та стоячи під час активної ортостатичної проби (АОП), за показниками фармакологічних проб, рівнем катехоламінів у добовій сечі (Ф.И. Комаров із співавт., 1998), концентрації ацетилхолінестерази (АХЕ) у крові (В.С. Камышников, 2003).

За ритмом серця розраховували модальне значення RR-інтервалів (Мо), питому вагу кардіоциклів модального діапазону (АМо), варіаційний розмах між максимальним і мінімальним значеннями RR (?RR), індекс напруження Баєвського (ІН = АМо/2?RRМо) (Р.М. Баевский, 1995). Поряд із варіаційно-статистичними показниками, методом спектрального аналізу обчислювали функцію енергетичної щільності розподілу RR-інтервалів. У спектрограмі знаходили потужність дуже низькочастотних (VLF, частота менше 0,04 Гц), низькочастотних (LF, частота від 0,04 до 0,15 Гц) і високочастотних (HF, частота від 0,15 до 0,40 Гц) складових енергетичного спектра, за якими розраховували індекс централізації ритму серця (ІЦ = VLF/ HF) (И.Г. Нидеккер, Б.М. Федоров, 1993).

Фармакологічні проби проводили в умовах клініки профзахворювань. До і після прийому препаратів реєстрували РС і визначали активність АХЕ, за якими формували групи з нормо-, симпато- і парасимпатотонією (И.Г., Нидеккер, Б.М. Федоров, 1993; Л.М.Ткаченко з співавт., 2001). Потім призначали препарати, що активують (ізадрин, калімін) або блокують (обзидан, атропін) нервові структури. У стані нормотонії проводили обзидан-ізадринову, ваготонії - обзидан-калімінову, симпатотонії - атропін-ізадринову проби. Тонус симпатичного (С) і парасимпатичного (П) відділів ВНС оцінювали як низький (індекс 1), нормальний (індекс 2) та високий (індекс 3) (Т.Р. Гурвич, М.Р. Гурвич, 1984).

Реактивність ВНС визначали за допомогою проби Ашнера, яка виконувалась надавлюванням подушечок пальців на обидва очні яблука обстежуваного до появи легкого болючого відчуття. За 30 с до проби та через 15 - 20 с після неї реєстрували ЧСС.

Вегетативне забезпечення діяльності оцінювали за показниками перехідного періоду (ПП) активної ортостатичної проби (А.М. Вейн, 2000). При аналізі перехідного періоду визначали амплітуду реакції (АР), висоту хвилі перерегулювання (ХП), їхнє співвідношення (ХП/АР), тривалість первинного прискорення (Т1) і наступного сповільнення ритму серця (Т2), загальний час перехідного періоду (Тз). АР і Т1 відображають ступінь участі у вегетативному забезпеченні ортостазу ерготропних надсегментарних структур, ХП і Т2- трофотропних, ХП/АР і Т2/Т1 - перевагу активності одних структур над іншими (А.М. Вейн, 2000).

Резервні можливості парасимпатичного відділу ВНС визначали за допомогою проби з глибоким диханням, що виконувалася протягом 15 с. Під час проби реєстрували РС, математичну обробку якого проводили аналогічно ортостатичній пробі.

Стан гормональних механізмів регуляції оцінювали за показниками гіпофізарно-надниркової, гіпофізарно-тиреоїдної систем і системи гіпофіз-гонади. Вивчали рівень в крові адренокортикотропного (АКТГ), тиреотропного (ТТГ), фолікулостимулюючого (ФСГ), соматотропного (СТГ), лютеотропного (ЛГ) гормонів, тироксину, кортизолу, альдостерону й тестостерону. Гіпофізарні гормони визначали радіоімунним методом за допомогою стандартних наборів фірми ?CIS-International? (Франція), периферичні гормони - наборами, виготовленими інститутом біоорганічної хімії (Білорусь).

Для характеристики процесів перекисного окислення липідів (ПОЛ) у сироватці крові визначали концентрацію дієнових кон'югатів (ДК) та малонового діальдегіду (МДА) (А.М. Горячковский, 1998). Стан системи антиокисного захисту оцінювали за вмістом в сироватці крові каталази й пероксидази (В.А. Барабой, Д.А. Сутковой, 1997).

Мікроелементний і електролітний склад цільної крові, сироватки крові й сечі визначали методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії біологічних середовищ (Ю.В. Рогульский, 1997).

Біохімічні дослідження крові й сечі проводилися на базі обласної клініки професійних захворювань і діагностичного центру м. Донецька.

Стан серцево-судинної системи (ССС) оцінювали за показниками центральної гемодинаміки (ЦГД). Гемодинаміку вивчали методом тетраполярної грудної реографії за звичайною методикою на реоаналізаторі РА5-01 (Т.С. Виноградова, 1986). За диференціальною й об'ємною реоплетизмограмами знаходили частоту серцевих скорочень (ЧСС), ударний і хвилинний об'єм крові (УО і ХОК), потужність скорочення лівого шлуночка (ПСЛШ). Загальний периферичний опір судин (ЗПОС) і середній динамічний тиск (СДТ) знаходили за формулами Пуазейля та Хікема (Т.С. Виноградова, 1986). Величини ударного й серцевого індексів (УІ, СІ), питомого периферичного опору (ППО) визначали як відношення УО, ХОК і ЗПОС до площі поверхні тіла. Для оцінки коронарного резерву вираховували величину подвійного добутку (ПД = ЧСС·САТ·10^-2) (Д.М Аронов із співавт., 1993).

Стан легеневої вентиляції у спокої досліджували за допомогою мікропроцесорної установки “Пулма” (Угорщина). Визначали частоту дихання (ЧД) і дихальний об'єм (ДО), за якими розраховували хвилинний об'єм дихання (ХОД), життєву ємність легень (ЖЄЛ), обсяг форсованого видиху за секунду (ОФВ₁), максимальну вентиляцію легень (МВЛ), показник Тифно (ОФВ₁/ЖЄЛ), максимальну об'ємну швидкість повітряного струменя на рівні 25 %, 50 % і 75 % ОФВ (МОШ25, МОШ50, МОШ75), резервний об'єм вдиху (РОвд) і резервний об'єм видиху (РОвид), пікову об'ємну швидкість видиху (ПОШвид). Під час навантажень реєстрували спірограму. Вимірювання показників легеневої вентиляції проводили звичайними методиками.

Стан нервово-м'язового апарату вивчали за показниками м'язової сили і витривалості ведучої руки. М'язову силу реєстрували за допомогою кистьового динамометра, шляхом разового стискання. М'язова витривалість оцінювалася за часом утримання м'язового зусилля, що складає 75 % від його максимального значення (В.П. Гребняк, 1986).

Результати дослідження обробляли за допомогою пакетів прикладних програм STАTІSTІСА 5.0. Статистичну значущість розбіжностей групових даних оцінювали за t-критерієм Стьюдента і F - Фішера (С.А. Айвазян із співавт., 1989).

Для побудови математичної моделі і розробки інтегрального показника функціональних резервів організму використовували метод нейросітьового моделювання (Ф. Уоссермен, 1992; А. Ежов, В. Чечеткин, 1997).

Результати досліджень. Умови праці та функціональні резерви гірників очисних і підготовчих виробок вугільних шахт з крутим і пологим заляганням пластів.

В сучасних шахтах Донбасу з крутим заляганням пластів найбільш поширеною є технологія видобутку вугілля відбійними молотками, яка застосовується близько 16 % гірників очисних вибоїв (ГОВ). Ця технологія поширена більш ніж в 50 % вибоїв і охоплює професійні групи вибійників на відбійних молотках (8), гірників, що зайняті кріпленням і доставкою лісу (9), та гірників, які виконують роботи з управління кровлею (10) (рис.1). Температура повітря в очисних вибоях коливається від 24 ^оС до 30 ^оС, відносна його вологість досягає 85-95 %, швидкість руху - 0,6-3,2 м/с. Вміст хімічних речовин у повітрі (аерозолів мастильних речовин і двоокису вуглецю) може перевищувати нормативні значення в декілька разів. Найбільш несприятливі умови праці відзначаються у вибійників, що відбивають вугілля відбійними молотками. У цій професійній групі в середньому у 6-10 разів вище запиленість повітря на робочому місці, перевищують ГДР рівні шуму (на 5- 40 дБА протягом 60 % робочого часу) і вібрації, значно більше температура повітря робочої зони. У групі ГОВ рівень шуму у середньому за зміну не перевищує ГДР. Їх професійна діяльність не пов'язана з дією вібраційного фактора, оскільки основний вид виробничих операцій передбачає доставку лісоматеріалів і кріплення очисного вибою. Разом з тим, комплексний показник умов праці за основними фізичними і хімічними чинниками виробництва (R_фх) в усіх професійних групах гірників очисного вибою менше 50 од., що свідчить про несприятливий вплив виробничого середовища на організм працюючих і ризик розвитку професійного захворювання. У вибійників він дорівнює 22,3 од., що вдвічі нижче, ніж у гірників інших професій очисних вибоїв.

В очисних вибоях вугільних шахт з пологим заляганням пластів у 82 % випадках застосовуються вузькозахватні комбайни з індивідуальним кріпленням. Прогресивна, з технічної точки зору технологія, є вкрай незадовільною в гігієнічному плані, тому що число гірників, працюючих в запиленій зоні, зростає в 6-8 раз. Технологія охоплює 34 % гірників очисних вибоїв таких професій як: гірники, зайняті виїмкою ніші (4), машиністи вузькозахватних комбайнів (5), ГОВ, які виконують роботи з кріплення вибою (6) та пересування конвейєра (7), машиністи підземних установок (8).

Тяжкість праці за такої технології коливається від середньої до важкої або дуже важкої. Робота напружена й небезпечна. Мікрокліматичні параметри залежать від глибини розробки пластів. У 66 % очисних вибоїв (83 із 124) температура повітря перевищує припустиму на 3-5 ^оС й поєднується із високою його вологістю, що досягає 85-100%, та швидкістю руху від 0,5 до 6,0 м/с. У повітрі постійно присутні метан і двоокис вуглецю. Рівні шуму і вібрації визначаються змістом трудових операцій. Запиленість повітря вище ГДР у 4 - 100 разів. Комплексний показник умов праці в професійних групах гірників, що працюють, застосовуючи зазначену технологію, змінюється в межах 15,1- 56,3 од. Найнижчий показник R_фх відмічається у гірників, зайнятих виїмкою ніші.

В технології видобутку вугілля механізованими комплексами працюють гірники ніші (9), машиністи комбайна (10) й машиністи механізованого кріплення (11). В умовах цієї технології R_фх змінюється від 15,1 од. до 39,4 од.

Технологія проведення гірничих виробок не залежить від кута нахилу вугільних пластів. Ці види робіт здійснюються комбайновим, буровибуховим і молотковим способами. Більшу питому вагу складає буровибухова технологія, яка застосовується у 58 % підготовчих вибоїв. На частку комбайнової технології припадає 35% вибоїв. Прохідники складають найбільшу професійну групу серед гірників вугільних шахт і більше 50 % з них зайняті роботою за буровибуховою технологією. Цим способом проведення гірничих виробок користуються гірники таких основних професій: прохідники, зайняті на бурінні шпурів і свердловин колонковими та ручними пневмосвердлами (1,2); пневматичними молотками (3); прохідники, які виконують роботи з вантажу гірничої маси (4). До комбайнового способу проведення гірничих виробок вдаються близько 10% прохідників. Ця технологія охоплює машиністів прохідницьких комбайнів та їх помічників (5); прохідників, які доставляють матеріал і кріплять вибої (6); прохідників, що виконують роботи з вантажу гірничої маси (7).

Робота з проведення гірничих виробок напружена й небезпечна. Аналіз гігієнічних досліджень показав, що концентрація пилу в повітрі робочої зони всіх професійних груп прохідників значно перевищує ГДК. Під час роботи буровими агрегатами, колонковими електросвердлами і ручними пневмосвердлами рівень шуму досягає відповідно 128 дБА, 100 дБА й 120 дБА. Локальна вібрація, що передається на руки під час буріння шпурів, коливається і вище ГДР за віброшвидкістю на 27-35 дБ. При вивченні мікрокліматичних умов праці встановлено перевищення припустимої температури повітря на 6 ^о С - 8 ^о С у 63 % підготовчих вибоях (194 із 304) на тлі високої відносної вологості повітря і низької швидкості його руху.

При комбайновому способі проходження виробок у порівнянні з буровибуховим реєструється менший рівень шуму і вібрації, але вища запиленість повітря.

Розрахований комплексний показник умов праці прохідників коливається в менших межах і в цілому у 2,5 рази нижче, ніж у гірників очисних вибоїв як на шахтах з крутим, так і пологим заляганням вугільних пластів.

Таким чином, за комплексним показником умов праці, організм гірників основних професій - вибійників, ГОВ і прохідників, що працюють на шахтах із крутим і пологим заляганням вугільних пластів, підпадає під виражений вплив шкідливих і небезпечних чинників виробництва. Серед гірників очисних і підготовчих виробок найбільш шкідливі та небезпечні умови праці і найнижчий R_фх відмічається у прохідників, що зайняті бурінням шпурів колонковими та ручними пневмосвердлами за буровибуховою технології і вибійників під час видобутку вугілля відбійними молотками.

Пристосування до несприятливих виробничих умов обумовлює у гірників основних професій необхідність використання резервних можливостей організму, що призводить до перенапруження регуляторних, вегетативних і метаболічних функцій. У вибійників відносно ГОВ, внаслідок чого відбувається надлишкове вегетативне забезпечення діяльності, зростає напруження автономного контуру регуляції ритму серця (РС), погіршуються кисневотранспортні властивості крові (табл.1). Про це свідчать амплітуда реакції та індекс напруження РС при ортостатичній пробі, які перевищують аналогічні показники гірників очисних вибоїв і прохідників у середньому в 1,5 і 2,4 рази ( р <0,001), та менша на 39 % (р <0,05) концентрація міді у сироватці крові.

У прохідників визначаються більш значні зміни функціонального стану. У гормональному статуті в умовах основного обміну реєструється неузгодження центральних та периферійних ланок гіпофізарно-надниркової системи, знижується реактивність трофотропних надсегментарних структур ВНС, активуються церебральні ерготропні структури ВНС. Так само як у вибійників знижується обмін мікроелементів. У прохідників при тенденції зниження кортизолу на 74 % (р <0,05) зростає рівень АКТГ на 69 % зменшується ХП ортопроби і в 2,1 рази (р <0,001) вище, ніж у вибійників і ГОВ потужність VLF ритму серця. Зміни, що відбуваються під впливом несприятливих умов праці, призводять до напруження гуморальних і вегетативних механізмів регуляції. В результаті уповільнюються відновлювальні процеси, збільшується потреба міокарда в кисні, падає фізична працездатність. У прохідників підготовчих виробок ФПЗ₁₇₀ нижча, ніж у вибійників і ГОВ на 21-48 % (р <0,05).

Таблиця 1 Показники функціонального стану гірників основних професійних груп (М ± m)

Примітка. ^* - розбіжності статистично вірогідні (р 0,05) між вибійниками і ГОВ; - ГОВ і прохідниками; - прохідниками і вибійниками; ^** -, -, - р 0,01; ^*** - , - , - р 0,001

Серед гірників основних професійних груп найбільші резервні можливості організму реєструються у ГОВ. Для цієї групи характерним є баланс між ерго- і трофотропними структурами ВНС, більш високі показники легеневої вентиляції і вмісту мікроелементів, значно більша ФПЗ₁₇₀. За умовами праці вони мають більш високий R_фх, який дорівнює 34,8-56,3 од.

З рівнем функціональних резервів пов'язана різна стратегія пристосування організму гірників до несприятливих чинників виробництва. Аналіз змін кардіореспіраторних функцій у рамках єдиної функціональної системи енергозабезпечення показав, що вибійники в процесі професійної діяльності використовують резерви ССС, прохідники - резервні можливості легеневої системи, у ГОВ відзначається рівнозначна мобілізація кардіореспіраторних функцій. У вибійників під час м'язового навантаження відбувається значний приріст ЧСС і серцевого викиду, значно підвищується подвійний добуток. У прохідників спостерігається істотне зростання легеневої вентиляції при незначному зрушенні гемодинамічних функцій. У гірників очисних вибоїв реєструється помірний підйом ХОК і ХОД.