Особенности формирования защитно-приспособительных реакций организма моряков рыбопромыслового флота в трансширотных рейсах различной продолжительности

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Особенности формирования защитно-приспособительных реакций организма моряков рыбопромыслового флота в трансширотных рейсах различной продолжительности

03.00.13 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Щербина Федор Александрович

Архангельск 2008

Работа выполнена на кафедре гигиены и медицинской экологии ГОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» (г. Архангельск) и кафедре основ безопасности жизнедеятельности и медицинских знаний ГОУ ВПО «Мурманский государственный педагогический университет»

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Гудков Андрей Борисович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Торшин Владимир Иванович

доктор медицинских наук, профессор Лупачев Валерий Валентинович

доктор медицинских наук, профессор Попов Владимир Викторович

Ведущая организация: ФГУП «НИИ промышленной и морской медицины» Федерального медико-биологического агентства (г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится «____» ___________ 2008 года в ____ часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.191.01 при Поморском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 1630451, г. Архангельск, ул. Бадигина, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Поморского государственного университета.

Автореферат разослан «_____» _____________ 2008 г.

Учёный секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, кандидат медицинских наук, доцент Н.В. Афанасенкова

приспособительный трансширотный работоспособность

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Постоянно возрастающая роль рыбопромыслового флота в условиях нового механизма хозяйствования, расширение районов промысла, совершенствование и модернизация судов, работа сокращенной численностью экипажа предъявляют новые требования к медицинскому обеспечению моряков (Казакевич Е.В., 1997; Гудков А.Б. и др., 1998; Лупачев В.В., 1999; Довгуша В.В. и др., 2002; Юрьев Ю.Ю., 2000; Архиповский В.Л., Казакевич Е.В., 2007).

Для всех судов, независимо от их назначения, характерен комплекс общесудовых неблагоприятных факторов среды, составляющих фон, на котором протекает труд и отдых членов экипажа в течение рейса (Бычихин Н.П., 1978; Вареников И.И., 1983; Мызников И.Л., 1997; Писаренко Е.Ф., Тимофеев В.Н., 1997; Оправин А.С., 2001; Довгуша В.В., Мызников И.Л., 2006). Плавание связано с непрерывной сменой климатических зон, длительным отрывом от берега, различным спектром деприваций на фоне выраженного эмоционального напряжения, вызванного «физиологической платой» за напряженность адаптационного процесса (Жолус Б.И. и др., 1991; Ломов О.П., 1993; Сапов А.И., 1998), ведущего к формированию хронического стресса (Кириллов О.И., 1976) и отсутствием условий для полноценного восстановления вне регламента рабочего времени (Суханов С.Г. и др., 1998; Довгуша В.В., Иванина Л.А., 2002).

Моряки морского рыбопромыслового флота в России представляют самый большой отряд работников транспорта. Ежегодно списываются с судов по состоянию здоровья 4-6 % моряков, что не может не наносить социальный и экономический ущерб. Следует отметить, что так называемая «возрастная» патология моряков в среднем «помолодела» на 5 лет. Формы патологии и заболеваемость моряков в 40 лет примерно соответствуют аналогичным показателям профессиональных групп рабочих и служащих на берегу в 45 лет (Ломов О.П., 1998; Лупачев В.В., 2001).

Сохранение здоровья моряков судовых команд рыбопромыслового флота является важной задачей для поддержания высокой производительности их труда и профессионального долголетия. В связи с этим разработка мероприятий первичной и вторичной профилактики должна базироваться на знаниях физиологических механизмов адаптации моряков в рабочем цикле на фоне хронического стресса (Сидоров П.И., Муратова И.Д., 1982; Прохватилов А.Ю., 1994; Попов В.А., 1997). Один из путей повышения эффективности профилактических и лечебных мероприятий связан с решением недостаточно исследованного до сих пор аспекта проблемы адаптации человека к условиям длительного плавания, особенно на рыбопромысловом флоте - это дифференциация адаптивных сдвигов от предпатологических состояний, а также своевременная диагностика последних в условиях инициализации адаптационного процесса при индивидуальных типах его формирования (Солодков А.С., 1981; Стенько Ю.М. и др., 1986). Не утратило также своей актуальности изучение вопросов сравнительной оценки влияния на организм моряков различной продолжительности пребывания экипажей в море (Лупачев В.А., Попов В.В., 1997).

Профилактика возможных неблагоприятных изменений в организме моряков, а также их коррекция не возможна без экспресс-диагностики функциональных состояний организма моряков (Мызников И.Л. и др., 2005). Одним из перспективных направлений является поиск неинвазивных методик тестирования адаптационных возможностей организма человека, диагностика резервов основных регуляторных систем и межсистемных взаимоотношений (Баевский Р.М. и др., 1984, 2001; Михайлов В.М., 2000).

Поэтому в условиях профессиональной деятельности моряков в длительных рыбопромысловых трансширотных рейсах необходимо определить на современном теоретическом и методическом уровне динамическую структуру адаптации и решать проблему своевременной диагностики предпатологических состояний в условиях адаптационного процесса при индивидуальных типах его формирования для эффективного прогноза судовым врачом пограничных состояний, предупреждения заболеваний и проведения оздоровительных мероприятий как медицинского, так и социального характера.

Все вышеизложенное и побудило провести настоящее исследование.

Цель и задачи исследования.

Цель работы: установить особенности формирования защитно-приспособительных реакций организма моряков рыбопромыслового флота в трансширотных рейсах различной продолжительности для выявления критериев распознавания донозологических состояний у судовых специалистов и поддержания оптимального уровня работоспособности в период плавания.

Для достижения поставленной цели решался комплекс следующих задач:

1. Исследовать динамику приспособительных реакций организма моряков рыбопромыслового флота в натурных условиях длительных трансширотных рейсов различной продолжительности.

2. Изучить возможность применения и валидность методики оценки щ_S-потенциала головного мозга для определения реактивности организма и его резервных возможностей у моряков в условиях плавания.

3. Оценить изменения в вегетативном обеспечении компенсаторно-приспособительных реакций организма моряков в рейсах различной продолжительности.

4. Выделить типы адаптационного поведения у моряков в условиях длительных рейсов.

5. Исследовать индивидуально-типологические различия в динамике статистических характеристик ритма сердца и щ_S-потенциала головного мозга у моряков на вахтенную нагрузку в условиях длительного плавания.

6. Разработать критерии индивидуальной донозологической диагностики состояния организма моряков в условиях рейсов различной продолжительности.

Концепция работы. Выраженность, характер и скорость изменений, происходящих в организме моряков рыбопромыслового флота в трансширотных рейсах зависят от сочетанного воздействия климатогеографических факторов, судовой среды и продолжительности плавания.

В динамике рейса по мере исчерпания резервов организма моряков происходит десинхронизация и поиск новых взаимосвязей между функциональными системами организма с целью наиболее экономичной и эффективной регуляции оптимального баланса со средой и рабочим циклом. В первую очередь нарушается эффективная регуляторная функция структур мозга, что в дальнейшем приводит к снижению функциональных возможностей сердечно-сосудистой и других систем.

Оценка функционального состояния организма моряков в течение рейса с применением неинвазивных методик тестирования адаптационных возможностей организма, диагностики резервов основных регуляторных систем и межсистемных взаимоотношений с соответствующим математико-статистическим анализом позволяет определять структуру и течение адаптационного процесса в специфических условиях профессиональной деятельности. Применение нормирования величин в сигмальных коридорах при описании динамики физиологических исследований даёт возможность оценивать изучаемые процессы по качественным характеристикам, что является важным инструментом диагностики различных функциональных состояний складывающихся в производственном цикле.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка функционального состояния организма моряков и выявление количественно-качественных связей в физиологических системах в длительных рыбопромысловых рейсах на основе применения методик исследования щ_S-потенциала головного мозга и вариабельности сердечного ритма, позволяет дифференцировать и прогнозировать вероятные формы адаптивных и донозологических состояний с целью своевременной коррекции судовым врачом выявленных отклонений.

2. У судовых специалистов в длительных трансширотных рейсах не наступает истинной адаптации к условиям работы в море. На втором месяце плавания впервые выявляется стратегия экономизации функций, второй и третий месяцы отличаются большим напряжением механизмов адаптации, уровень нейрофизиологической фоновой активности и реактивности находятся в обратной зависимости друг с другом (чем выше активность организма, тем ниже его реактивность). На третьем месяце формируется состояние переутомления. У моряков, находящихся в рейсе предельно допустимые сроки, развивается состояние дезадаптации по типу функциональной рефрактерности. Доля лиц с затрудненной адаптацией в 3-х месячном рейсе составляет 3,0 %, а при 5-месячном плавании - 6,7 %. В тоже время 8,9 % моряков эффективно адаптируются в условиях хронического стресса.

3. Реализация адаптивных программ на фоне функционального напряжения сопровождается синхронизацией функций, уровень функциональной активности в предвахтенный период определяет динамику параметров к концу вахты. По мере исчерпания резервов организма моряков происходят явления десинхронизации. К концу плавания наблюдается инверсия вегетативной реактивности: усиление активности симпатической системы на фоне предшествующего парасимпатического преобладания и наоборот, что обусловлено законом исходной величины.

Научная новизна работы заключается в том что:

- впервые в условиях длительных рыбопромысловых рейсов у моряков выявлены закономерности изменений щ_S-потенциала головного мозга;

- обнаружен феномен инверсии вегетативной реактивности под влиянием комплекса факторов, влияющих на организм моряков в длительном плавании;

- установлено, что у моряков в динамике рейса уровень нейрофизиологической фоновой активности и реактивности находятся в обратной зависимости;

- выявлено, что одинаковое функциональное состояние организма в экипажах моряков поддерживается за счет различных механизмов адаптации к судовой среде;

- показано, что в рейсах различной продолжительности у моряков возникают индивидуальные стратегии формирования приспособительных физиологических реакций;

- выделены четыре основных типа адаптационного поведения.

Теоретическая значимость работы. Выявленные особенности формирования защитно-приспособительных реакций организма моряков рыбопромыслового флота в трансширотных рейсах различной продолжительности дополняют один из разделов физиологии труда.

Использование применённого в диссертационной работе методического подхода позволяет дифференцированно оценивать вероятные формы адаптивных и донозологических состояний у моряков условиях морских рейсов различной продолжительности.

На основе исследований, проведённых в условиях профессиональной деятельности моряков, определена динамическая структура адаптации для решения проблемы своевременной диагностики предпатологических состояний в условиях адаптационного процесса при индивидуальных типах его формирования для эффективного прогноза судовым врачом пограничных состояний, предупреждения заболеваний и проведения оздоровительных мероприятий как медицинского, так и социального характера.

Результаты изучения особенностей формирования защитно-приспособительных реакций организма моряков рыбопромыслового флота в рейсах различной продолжительности могут быть использованы в качестве научного материала в организации учебного процесса на кафедрах терапевтического профиля медицинских ВУЗов для обучения студентов, а также врачей на курсах последипломного усовершенствования и специализации.

Работа выполнена в рамках региональной научно-технической программы «Здоровье населения Европейского Севера» (2002 - 2007 гг.) и имеет номер государственной регистрации 01200711744.

Практическая значимость. Разработана методика оценки щ_S -потенциала для определения реактивности организма моряков в условиях плавания, его резервных возможностей, механизмов формирования адаптационных программ.

Применение нормирования величин в сигмальных коридорах при описании динамики физиологических исследований позволяет оценивать изучаемые процессы по качественным характеристикам, что даёт в руки судового врача инструмент диагностики различных функциональных состояний, складывающихся в производственном цикле.

Результаты исследования могут быть использованы для подготовки программы реабилитации и рекреации плавсостава.

В качестве методики мониторирования изменений в состоянии вегетативной нервной системы в рабочем цикле обосновано применение кардиоинтервалографии и индекса Мызникова (ИМ).

Реализация результатов исследования.

Результаты диссертационного исследования используются в лечебно-диагностическом процессе МУЗ «Мурманская городская клиническая больница скорой медицинской помощи» ( акт внедрения от 15.09.2005 г.), в отделении функциональной диагностики объединённой медико-санитарной части «Севрыба» (акт внедрения от 10.05.2006 г.), в работе функционального отделения военно-морского клинического госпиталя Северного флота (акт внедрения от 06.11.2007 г.), в работе ФГУ «Северный медицинский центр им. Н.А.Семашко Росздрава РФ» (акт внедрения от 19.11.2007 г.).

Диссертационные материалы внедрены в педагогический процесс на факультете физической культуры и безопасности жизнедеятельности Мурманского государственного педагогического университета (акт внедрения от 15.09.2005 г.), на кафедре гигиены и медицинской экологии Северного государственного медицинского университета (акт внедрения от 08.02.2006 г.), на факультете адаптивной физической культуры С.-Петербургского государственного университета физической культуры (акт внедрения от 15.09.2007 г.), на кафедре патофизиологии Кировской государственной медицинской академии (акт внедрения от 02.10.2007 г.), на кафедре нормальной физиологии С.-Петербургского государственного университета физической культуры (акт внедрения от 20.10.2007 г.).

Результаты диссертационной работы внедрены в методы научных исследований С.-Петербургского научно-исследовательского института физической культуры (акт внедрения от 10.10.2007 г.).

Результаты диссертационной работы вошли в два методических руководства «Методика контроля за функциональным состоянием моряков. «Омегаметрия» ( 2003 г.) и «Методика контроля за функциональным состоянием моряков. «Ритмография» ( 2005 г.).

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на юбилейной научно-практической конференции «Успехи военно-морской терапии и кардиологии» (г. Санкт-Петербург, 1997); Всеармейской научной конференции, посвященной 45-летию кафедры авиационной и космической медицины Военно-медицинской академии «Актуальные проблемы авиационной и космической медицины» (г. Санкт-Петербург, 2003); Международном Симпозиуме «Вариабельность сердечного ритма: Теоретические аспекты и практическое применение» (г. Ижевск, 2003); Международном Симпозиуме «Жизнь и работа человека на Севере» (Костомукша (Республика Карелия) - Оолу (Финляндия), 2003); научно-практических конференциях «Медицинское обеспечение сил флота в условия Кольского Заполярья» (г. Видяево, 2004; г. Североморск, 2005; Видяево, 2006, 2007); Международной научно - практической конференции «Физическая культура и спорт как фактор здоровья и благополучия» (г. Мурманск, 2006); заседании проблемной комиссии по физиологии и восстановительной медицине Северного государственного медицинского университета (г. Архангельск, 2007, 2008 ).

Материалы исследования опубликованы в 47 печатных работах, в том числе 14 в ведущих рецензируемых научных журналах, в которых должны быть опубликованы научные результаты диссертаций на соискание учёной степени доктора наук.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 259 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения и списка литературы. Работа иллюстрирована 10 рисунками, содержит 37 таблиц, библиографический указатель литературы включает 458 источников (382 отечественных и 76 иностранных).

Представляемая диссертационная работа является обобщением результатов многолетних комплексных натурных исследований. Планирование и их организация, проведение методик, а также обработка, анализ и обобщение материалов исследования выполнены лично автором.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность Мызникову Игорю Леонидовичу, начальнику медицинской службы Видяевского р-на базирования сил Северного флота, кандидату медицинских наук за помощь и поддержку в выполнении работы.

ОРГАНИЗАЦИЯ, ОБЪЁМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основу настоящего исследования составили динамические наблюдения за рыбаками северного бассейна во время работы в условиях длительных рейсов. Исследование проводилось на 7 рыбопромысловых судах рыбопромышленного объединения «Севрыба».

Всего обследовано 200 человек - практически здоровых мужчин, не состоящих на диспансерном учете в медсанчасти «Севрыба» и не предъявляющих жалоб на момент исследования. Возраст моряков от 20 до 45 лет, т.е. в соответствии с возрастной классификацией, все лица находились в стадии оптимального здоровья и стабилизации жизненных функций (Ткаченко Б.И., 1994).

Режим труда обследуемых контингентов характеризуется следующими сменами: 8 часов работы - 4 часа отдыха - 4 часа работы - 8 часов отдыха. Во всех группах рабочее время в течение суток составляло 12-14 часов с перерывами на обед.

При определении комплекса методик исследования, характеризующего текущее состояние функциональной адаптации организма к влиянию неблагоприятных факторов профессиональной среды учитывалось, что обследование будет проводиться в сложных условиях рейса. Поэтому при минимуме регистрируемых параметров методики должны были позволять получать максимум информации, которая в большинстве своем должна быть доступна для формализованной обработки и оценки, т.е. с помощью компьютерных систем позволять получать результаты обследования в реальном масштабе времени и формировать базу данных для их биометрической обработки и оценки.

Таким образом, объем исследования и выбор методик во многом определялись экспедиционным характером работы. Динамику функционального состояния у моряков-рыбаков во время длительных рейсов оценивали по результатам проведения ряда клинико-физиологических и психологических исследований (табл. 1).

Таблица 1 Объем и методики исследований, проведенные на разных этапах рейсов

Участникам обследования обеспечивалась стандартность проведения исследования. Морякам сообщалось о нем за два дня до его начала. Исследуемый получал информацию о цели и характере процедуры, давались общие советы относительно ее выполнения. Обследуемым указывалось на то, что данные исследований не будут занесены в личные книжки и ни как не отразятся на результатах планового медицинского освидетельствования плавсостава.

В состоянии покоя (сидя, после отдыха) определяли частоту сердечных сокращений (пальпаторно) и артериальное давление (по методу Н.С. Короткова). Измерение артериального давления у одного и того же индивидуума в течение рейса проводили в одно и тоже время суток до и после вахты (работы). Температура воздуха, в медицинском блоке, где проводились исследования, поддерживалась в пределах 20-22°С. Все обследуемые были проинформированы о том, что перед обследованием нельзя пить кофе, крепкий чай, курить.

Для оценки вегетативного баланса использовали индекс Мызникова (ИМ) (1995), представляющий собой интегральную величину, объединяющую частоту сердечных сокращений, систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давления. Также рассчитывался вегетативный индекс Кердо.

Ритм сердца оценивали в состоянии оперативного покоя до и после вахты в одно и тоже время суток, обусловленное вахтовым расписанием. Регистрировали 120 циклов ЭКГ в положении сидя во втором стандартном отведении на электрокардиографе «Малыш» после 10 минутного периода покоя. По 100 циклам вычисляли следующие параметры функции распределения R-R интервалов: моду (М_О) - наиболее часто встречающееся значение интервала R-R в секундах, вариационных размах (?х) - разницу между максимальным и минимальным значением R-R в секундах, амплитуду моды (АМ_О) - долю кардиоциклов (в процентах), соответствующую моде, и среднее значение интервала R-R (М_СР). Для интегральной оценки вариационной ритмокардиограммы использовали «индекс напряжения» (ИН) (Баевский Р.М., 1979).

Вегетативный баланс - VG ("вегетативный гомеостаз") определяли по характеристикам системы регуляции сердечного ритма (Баевский Р.М. и др., 1984): выраженное преобладание симпатической вегетативной нервной системы (ВНС) (+2), умеренное преобладание симпатической ВНС (+1), вегетативный гомеостаз сохранен или эутония (0), умеренное преобладание парасимпатической ВНС (-1), выраженное преобладание парасимпатической ВНС (-2).

Для оценки деятельности вегетативной нервной системы также использовалась инсулиновая проба, предложенная Г.Н. Кассилем, (1962; 1972) и в дальнейшем нашедшая применение как в эксперименте (Тизул А.Я. и др., 1975), так и в клинике (Кассиль Г.Н., Матлина Э.М., 1966; Вейн А.М., Соловьева А.Д., 1973; Вейн А.М. и др., 1981).

В настоящем исследовании проведен также анализ изменений электролитного состава слюны у моряков в длительном рыбопромысловом трансширотном рейсе, так как известно, что слюна может быть использована при характеристике функциональных изменений в организме (Пинский С.Б., 1971).

Для исследования приспособительных реакций организма моряков регистрировались параметры постоянного потенциала головного мозга (или щ_S -потенциал) методом гальванометрии (рисунок). Как известно разность электрических потенциалов между головой и референтной точкой является количественным показателем функционального состояния структур мозга и организма (Илюхина В.А., 1977; 1981; 1982).

Методика щ_S-метрии проводилась по традиционной технологии с дозированной физической нагрузкой, отражающей амплитудно-временную характеристику, по которой можно интегрально оценить функциональное состояние человека, индивидуально-типологическую реакцию организма на предъявляемую тестовую нагрузку.

Схема регистрации щ_S-потенциала: милливольтметр (1), неполяризующие электроды (2 и 3), активная точка (4) в области vertех и индифферентная точка (5) в области thenar.

Исследование проводили в дневное время, параметры щ_S-потенциала оценивали в положении сидя в однотипной обстановке. Измерения перед функциональной пробой (фоновые значения) производились в течение 5-10 мин. (до стабилизации величины параметра). Затем обследуемому предлагалась нагрузка в виде 10 приседаний за 20 сек., после чего через 30 сек. после завершения нагрузочного теста, на 1-й мин., через 1.5 мин., на 2-й и 3-й мин., через 3.5 мин., а также на 5-й, 6-й и 7-й мин. восстановительного периода замеры щ_S-потенциала повторяли.

Физиологическую значимость динамики щ_S-потенциала по фазам щ_S-граммы проводили по схеме, предложенной В.А.Илюхиной с соавт. (1982, 1989): фаза 1 (первые 30 сек после нагрузки) характеризует состояние нейрорефлекторных и вегетативных механизмов регуляции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, обеспечивающих доставку кислорода тканям; фаза 2 (от 30 сек до 1,5 мин) отражает состояние адаптивных механизмов, обеспечивающих процессы тканевого дыхания; фаза 3 (от 1,5 до 3,5 мин) отражает состояние механизмов регуляции висцеральных систем (желудочно-кишечный тракт, печень, почки), выполняющих функцию дезинтоксикации; фаза 4 (от 3,5 до 7 мин) отражает сохранность или нарушение нейрогуморальных механизмов функций надпочечников и позволяет дифференцировать гиперфункцию, гипофункцию и функциональную сохранность этой системы.

С целью количественного описания динамики щ_S-потенциала на этапах пробы рассчитывался коэффициент вариации для каждого обследуемого.

Кроме использования в настоящем исследовании физиологических методов, применялись также и психодиагностические тесты, такие как «Мини-мульт» и самооценка состояния по тесту САН.

Биометрическая обработка полученных результатов проводилась по двум направлениям: анализ физиологических данных, рассматриваемых как реализацию квазистационарных случайных процессов и оценка параметров генеральной совокупности на основе обработки выборочных данных. Математическая обработка информации, полученной в испытаниях по всем методикам, была унифицирована и проводилась по программам реализующим общепринятые биометрические методы одномерной и многомерной статистики (непараметрические методы, критерий Стьюдента-Фишера, факторный и корреляционный анализ). Корреляционные связи изучались с помощью коэффициента корреляции Spearman, факторный анализ произведен вращением в процедуре Varimax. В факторных моделях учитывались значения, величина которых (г²) превышала 0.4 (т.е. не менее 40%), что говорит о взаимно обусловленной дисперсии.

В целях определения вклада всей омега-метрической серии в формирование V_щ и выявления наиболее значимых управляющих переменных для каждого этапа исследования был проведен регрессионный анализ с автоматическим пошаговым выбором оптимальной модели. Строились модели прогноза в цепях Маркова (Тернер Д., 1976; Лакин Г.Ф., 1980).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Оценка функционального состояния организма моряков и процесса его приспособления к влиянию неблагоприятных факторов профессиональной среды во время рейсов различной длительности проводилась по показателям центральной нервной и сердечно-сосудистой систем в начале, середине и конце плавания.

Таблица 2 Динамика уровня постоянного потенциала головного мозга у моряков в период 75-суточного плавания, n= 34, (X_ср ± m_x)

Примечание: здесь и далее уровни значимости различий по t-критерию Стьюдента (для сопряженных пар наблюдений): P_1-2 - между I и II этапами, P_1-3 - I и III между этапами, P_2-3 - между II и III этапами: * - р < 0.05; ** - р < 0.01; *** - р < 0.001.

Анализ результатов омега-метрии в динамике 75-суточного плавания показал, что средние значения щS-потенциала при фоновых измерениях функциональной пробы в течение плавания находились в диапазоне 24-29 мВ (табл.2). Сопоставляя эти значения щS-потенциала с данными, приводимыми В.А. Илюхиной с соавт. (1989), можно с определенной вероятностью заключить, что моряки находились в «оптимальном коридоре» среднего уровня относительно стабильного функционирования головного мозга на всех этапах плавания.

Статистически достоверным оказалось доминирование повышенных средних значений щ_S-потенциала (фоновые измерения и при функциональной пробе) на третьем этапе плавания (P<0,05 - 0,001), что свидетельствует о нарастающем напряжении в механизмах нейрорефлекторной регуляции.

Руководствуясь данными из ряда работ (Ибералл А.С., Мак-Каллок У.С., 1970; Илюхина В.А., 1989), можно утверждать, что начиная со второго этапа плавания и до завершения рейса прогрессировало нарушение нейрогуморальных механизмов регуляции функций надпочечников.

Анализ параметров центральной гемодинамики в период 75-суточного плавания показал, что между I и II этапами плавания не произошло значимых изменений в уровнях учтенных параметров центральной гемодинамики (табл.3).

Таблица 3 Динамика параметров центральной гемодинамики и производных величин у моряков в период 75-суточного плавания, n= 34, (X_ср ± m_x)

В то же время между I и III, а также II и III этапами отмечаются различия, которые указывают в пользу активации процессов адаптации: рост ЧСС, АД_с, АД_п и ИМ на 65-67-е сутки плавания. Понижение АД_д, вероятно, следует рассматривать как отражение процесса утомления, снижение активности надпочечников. В пользу этого говорят и данные информационной модели (табл. 4), построенной по корреляционным матрицам параметров центральной гемодинамики (Гленсдорф П.П, Пригожин И.А, 1973; Перфилов А.М., Мызников И.Л., 1994; Мызников И.Л., 1995;), где на переходе между I и II этапами наблюдается активная адаптационная реакция: снижении энтропии системы при одновременном, хотя и незначительном снижении организации системы (dH/dt < 0 и dRs/dt > 0) с перераспределением связей.

Таблица 4 Величина энтропии (H) и организации (Rs) корреляционных матриц, построенных по данным центральной гемодинамики и щ_S-потенциала на этапах исследования, n= 34

Причем, достигнуто это было как с привлечением центральных, так и периферических механизмов регуляции (Парин В.В., 1974; Баевский Р.М. и др., 1984).

При факторном анализе параметров центральной гемодинамики и ИМ на I этапе плавания был выделен главный фактор (ГФ), дающий 24.5 % дисперсии, который коррелировал с ИМ (r = 0.987), ЧСС (r = 0.740) и АД_с (r = 0.302). На II этапе плавания ГФ дал 69.2 % дисперсии и коррелировал с ИМ (r = 0.983), ЧСС (r = 0.902) и АД_д (r = 0.551). Однако, переход между II и III этапами выявил эффект «гиперустойчивости» (dH/dt = 0) и снижения организации (dRs/dt < 0), что, вероятно, может указывать на развитии утомления у моряков. Но степень этого утомления не повлияла на способность к формированию адаптационных программ, здесь наблюдается лишь минимизация функциональной активности как форма защитной реакции. Выделенные на III этапе плавания два ГФ характеризовались следующими величинами и параметрами: ГФ₁ (61.3 %) коррелировал с ИМ (r = 0.848), ЧСС (r = 0.896) и АД_с (r =0.884), а ГФ₂ (31.2 %) коррелировал с ИМ (r = -0.525) и АД_д (r =0.984). Выявленная «гиперустойчивость» в данном случае, вероятно, отражает охранительное снижение пассионарности организма в условиях хронического стресса (Кириллов О.И., 1976; Леонтьев О.В., 1996).

При оценке динамики переходов между типами вегетативного реагирования (симпатическим, уравновешенным и парасимпатическим) на основе моделирования Маркова (Тернер Д., 1976; Мызников И.Л., 1994) было получено, что при переходе от I ко II этапу плавания обследуемые, независимо от начального превалирования того или иного вегетативного тонуса, имели вероятность перехода в группу с симпатической активностью (18.4 %), в равновесное вегетативное состояние (2.6 %), в группу с парасимпатической активностью (79.0%). В то же время при переходе от II к III этапу плавания вероятность перехода каждого из обследованных составила соответственно: 71.1, 10.15 и 18.84 %.

Из полученных результатов видно, что если на первом переходе доминирует вероятность попадания в группу с парасимпатической регуляцией сердечно-сосудистой системы, то на втором переходе - в группу с симпатической регуляцией. Последнее свидетельствует об инициализации адаптационного процесса, динамику которого определяет способность симпатоадреналовой системы активизироваться.

При построении марковской цепи переходов в группах, которые формировались по выраженности коэффициента вариации параметров пробы каждого испытуемого с учетом изменений последних на трех этапах плавания (? 10 % - слабая вариабельность; 11-25 % - средняя вариабельность; > 25 % - выраженная вариабельность параметра). Установлено, что при переходе от I ко II этапу плавания вероятность перехода каждого из обследованных стремилась в группу с V ? 10 (0.9 %), V = 11-25 (14.1 %), V > 25 (85 %). При переходе же от II к III типу реализации вероятности перехода каждого из обследованных составляла соответственно: 8.0, 65.5 и 26.5 %. Это подтверждает мнение о понижении реактивности организма моряков к окончанию плавания.

По результатам исследования нами были выделены основные типы адаптации к условиям длительного плавания: тип А - с I по III этапы плавания вариабельность щ_S-потенциала в период пробы прогрессивно снижалась; тип Б - с I по III этапы вариабельность прогрессивно увеличивалась; тип В - ко II этапу вариабельность увеличивалась, затем снижалась; тип Г - ко II этапу вариабельность снижалась, затем увеличивалась.

Для характеристики особенностей формирования приспособительных реакций у моряков в условиях 157 - суточного рейса в исследовании использованы методики анализа сердечного ритма и щ_s -метрии, которые выполнялись в условиях оперативного покоя в одно и тоже время суток перед заступлением на вахту.

В 1-й месяц рейса по характеру вегетативного тонуса моряки распределились следующим образом: VG(+2) - 13.4%, VG(+1) - 31.1%, VG(0) - 51.1% и VG(-l) - 4.4% от общей численности обследованных. На 3-й месяц рейса: VG(+2) - 11.1%, VG(+1) -28.9%, VG(0) - 48.9%, VG(-1) - 8.9% и VG(-2) - 2.2%. На 5-й месяц рейса: VG(+2) -11.1%, VG(+1) - 35.6%, VG(0) - 51.1% и VG(-l) - 2.2%. Таким образом, существенных различий в распределении моряков по типам вегетативного баланса в судовой команде не выявлено. Заметно лишь увеличение доли парасимпатотоников на 3-м месяце рейса -11.1%.

В целях изучения динамики физиологических изменений вегетативного тонуса (учитывались изменения VG по каждому моряку в отдельности по месяцам рейса) были построены матрицы переходов (1-й месяц --> 3-й месяц, 3-й месяц --> 5-й месяц), эволюция которых проанализирована в цепях Маркова. В первые три месяца рейса реакция организма моряков при моделировании динамики процесса перехода между состояниями вегетативного тонуса имела тенденцию перехода в эутонию: ВНС (+2) - 13.15%, ВНС (+1) - 22.95%, ВНС (0) - 53.25% и ВНС (-1) - 10.65%. Доминирование в модели переходов к эутонии может свидетельствовать о формировании ригидности в реакциях приспособления к условиям рейса в судовой команде как защитной реакции на хронический стресс. С 3-го по 5-й месяц рейса динамика перехода имела следующее распределение, свидетельствующее о смещении в сторону симпатикотонии: ВНС (+2) - 18.65%, ВНС (+1) - 48.51% и ВНС (0) - 32.84%. Симпатотоническая тенденция свойственна процессам инициализации приспособительного поведения в биологических системах. Она может выступать в качестве индикатора смены программ адаптивного поведения. Незавершенность формирования баланса в системе "человек - окружающая среда" между первыми двумя этапами исследования послужила толчком к повышению активности функций организма, о чем свидетельствуют изменения ИМ и других исследуемых параметров сердечно-сосудистой системы (табл. 5).

В факторной модели параметров центральной гемодинамики на 1-ом и 5-ом месяцах рейса основной вклад в дисперсию модели вносили АДс и АДд (соответственно; 66.2% и 65.7%), а второй главный фактор (ГФ) формировался за счет ЧСС и ИМ (соответственно: 24.1% и 26.0%). На 3-ем месяце в формировании 1ГФ (61.5%) участвовали ЧСС, АДс и АДд, а ИМ вносил 29.0% в общую дисперсию модели. Модель 3-го месяца подтверждает, что на фоне относительной устойчивости, к реализации последующих функциональных состояний были привлечены как центральные, так и периферические контуры управления в сердечно-сосудистой системе.

Таблица 5 Динамика параметров центральной гемодинамики и производных величин на этапах 157-суточного плавания, n=45, (X_ср ± m_x)

Примечание: звёздочками (*) обозначены достоверные отличия между этапами плавания: * - P<0,05; ** - P<0,01; *** - P<0,001

Полученные результаты позволяют предположить, что во второй половине рейса (3-й - 5-й месяц) организм моряков сохранял способность к активной приспособительной деятельности, о чем свидетельствует симпатическая тенденция. Повышение уровня функционального напряжения организма проявилось и на параметрах центральной гемодинамики.

В факторной модели щ_s-метрических серий у моряков на этапах рейса (в модель включались: фоновая величина щ_s-потенциала, все этапы восстановительного периода и V_щ,) установлено, что на 1-ом месяце рейса 81.8% от общей дисперсии модели формировались как за счет фоновой величины щ_s-потенциала, так и всех его значений в восстановительном периоде (с 30" по 7'), что свидетельствует о привлечении к процессу адаптации организма всех без исключения механизмов (нервных, хемообменных, нейрогуморальных и гормональных) в поддержание заданного уровня щ_s -потенциала головного мозга (Ибералл А.С., Мак-Каллок У.С., 1970).

На 3-ем месяце рейса 79.9% дисперсии модели обеспечивали V_щ (г= - 0.95), фоновая величина щ_s -потенциала (г=0.88) и его значения со 2' по 7' восстановительного периода (приспособительные реакции поддерживались в ЦНС преимущественно нейрогуморальными и гормональными процессами). Обнаружены обратные отношения (различный знак перед коэффициентом корреляции с выделенным главным фактором) между уровнем функциональной активности (фоновая величина щ_s -потенциала) и реакцией организма на физическую нагрузку (V_щ), т.е. в большей степени реагировали на нагрузку те моряки, у которых был ниже уровень функциональной активности.

На 5-ом месяце рейса основной вклад в дисперсию модели щ_s -потенциала (81.8%) внесли центральные, нервные и нейрогуморальные механизмы (с ГФ коррелировал участок восстановительного периода щ_s -метрической кривой с 30" по 3'30"). Фоновая величина щ_s-потенциала и V_щ формировали структуру второго ГФ (9.3% дисперсии модели) и, также как и на 3-ем месяце рейса, с противоположными знаками (г = 0.78 и г = - 0.96). Второй ГФ модели 5-го месяца формировался и участком восстановительного периода щ_s-метрической кривой с 3' по 7. Оба ГФ "перекрывались" участком 3' - 3'30" восстановительного периода. Следовательно, нейрогуморальные механизмы выступают связующим звеном между факторами, обеспечивающими структурно-функциональную перестройку в механизмах формирования щ_s-потенциала головного мозга у моряков в условиях хронического утомления.

Между значениями (в баллах) вегетативного баланса на 1-м и 3-м месяцах рейса, а также между 3-м и 5-м месяцами, у моряков судовой команды выявлена умеренная корреляционная связь (соответственно: г=0.437, р<0.01 и г=0.347, р<0.05), между 2-м и 5-м месяцами - сильная прямая взаимно обусловленная связь (г=0,754, г²=0.57, р<0.001). Всё это указывает на то, что функциональная активность организма моряков в конце рейса во многом определялась их функциональным состоянием на 3-м месяце рейса.

Напряжение механизмов адаптации у моряков держится, по нашим данным, в течение двух месяцев, после чего взаимодействие между отдельными составляющими центрального и периферического контура управления снижается, реактивность организма и неспецифические реакции адаптации формируются автономно, наступает фаза истощения и состояние истинной дезадаптации. При этом, образуются своего рода "ножницы": реактивность системы находится в обратной зависимости от исходной величины учитываемого параметра.

Доля лиц с затрудненной адаптацией в трехмесячном рейсе составляет 3.0%, а при пятимесячном плавании - 6.7%. В то же время, 8.9% способны эффективно адаптироваться в условиях пролонгированного стресса.

Для выявления кумулятивных эффектов влияния судовых факторов, в настоящем исследовании проведено нормирование диапазонов значений параметров постоянного потенциала (щ_s-метрии) у судовых специалистов (табл. 6), что дало возможность провести качественную оценку тому, как организм конкретного моряка приспосабливается к условиям длительного рейса в сравнении с другими.

Таблица 6 Средние значения и значения границ диапазонов сигмальных коридоров, полученные по результатам исследования постоянного потенциала у судовых специалистов

В настоящей работе также была проанализирована динамика изменений функционального состояния организма по показателям центральной гемодинамики и щ-потенциала головного мозга у моряков в течение длительного (120-суточного) трансширотного рейса до и после вахты.

В первые дни рейса и в его второй половине наблюдалась активация по гуморальному контуру управления параметрами гемодинамики (рост АДд после вахты), а снижение после вахты ИМ в этот период указывает на уменьшение функциональных резервов. При факторном анализе на первом месяце рейса выявлен в основном центральный механизм регуляции (ЧСС), а в дальнейшем возрастание роли периферического контура (АДс, АДд) как до, так и после вахты. В факторной модели параметров щ_s-метрической серии в начале рейса отсутствовала значимая достоверная корреляционная связь с щ_s^30”, щ_s^3' и щ_s^3,5', что отражает дискретное управление на этапе перестройки функциональной системы при адаптации в изменяющихся условиях рабочей среды. На втором месяце до вахты и на третьем после вахты четко прослеживается напряжение центральных (щ_s^ф) и гуморальных (с щ_s^3'по щ_s^7') механизмов регуляции.

Анализ кривых щ_s-метрической серии по месяцам рейса дает возможность охарактеризовать скорость включения механизмов регуляции и выявить этапы перестройки нервных, хемообменных и гуморальных процессов.

Изменение всего профиля щ_s-метрической серии на первом и третьем месяце после вахты не отличались от предвахтовой величины. Имело место снижение после вахты на втором месяце плавания щ_s^ф, щ_s^30?? щ_s^1? щ_s^1.5? и щ_s^7?. На третьем месяце, наоборот после вахты было отмечено повышение по щ_s¹, щ_s^1.5?, щ_s^2?. Однако, величина индивидуальной омегаметрической серии (V_щ) только в конце рейса после вахты несколько снизилась, в другие месяцы изменений не обнаружено.

Наиболее высокие значения V_щ и выраженная вариабельность параметра указывают на то, что на второй и третий месяц рейса активируется процесс приспособления ЦНС к условиям окружающей среды, т.е. или за предшествующее время не был достигнут баланс организма с требованиями рабочего цикла, или достигнутый уровень исчерпал себя. В этот период возросла реактивность до и после вахты и чувствительность на физическую нагрузку после вахты по центральному контуру управления. Однако уже в конце рейса после вахты реактивность щ_s-потенциала головного мозга достоверно снизилась, что свидетельствует о снижении физиологической активности ЦНС. Это подтверждается и параметрами центральной гемодинамики. Так, доля лиц с «симпатикотонией», изменялась на протяжении четырех месяцев плавания по этапам 14.3 % 4.8 % 0 % 9.5 %, доля «парасимпатотоников» составила 76.2 % 85.7 % 85.7 % 76.2 %, доля лиц в состоянии «эйтонии» 9.5 % 9.5 % 14.3 % 14.3 %.

Чтобы проанализировать перестройку активных функциональных связей и формирование новой динамики в зависимости от возникших потребностей были построены графики вариабельности щ_s-потенциала мозга по этапам исследования.

Перестройка отдельных каналов и контуров управления динамично менялась, особенно в последние три месяца. В первой половине рейса наблюдается активный поиск организмом оптимального уровня ответа (более выраженный размах колебаний постоянного потенциала мозга в ряду щ_s-метрической серии на втором месяце), возможно с элементами перерегулирования (Воронов А.А., 1990; Мызников И.Л., Матузкова Г.Г., 1997). Изменения происходили по всем без исключения контурам управления, а также зависели от уровня общей активности (щ_s^ф).

На 73-75-е сутки рейса участок кривой «общая активность нервные процессы хемообменные процессы» после вахты снизился относительно уровня, зарегистрированного до заступления на вахту, а участок нейрогуморального и гормонального (периферических) контуров управления практически не изменился.

На 107-109-е сутки лабильность по всему ряду щ_s-метрической серии приобрела иной вид. Мало отличающаяся лабильность фона (щ_s^ф) и «перекрест» на щ_s^3? - щ_s^3.5? сочетались дискордантными изменениями участков, отражающих центральные и хемообменные процессы (щ_s^30?? - щ_s^3?), и нейрогуморальные и гормональные процессы (щ_s^3..5? - щ_s^7?). После вахты более низкий размах отклонений центральных звеньев управления сочетался с большим размахом отклонений периферического участка. Все это свидетельство сформировавшегося утомления и переутомления у моряков (Мызников И.Л. и др., 2000).

При шаговом регрессионном анализе с автоматическим выбором оптимальных моделей, где в качестве зависимой переменной был взят V_щ, а управляющими переменными стала вся омегаметрическая серия, были построены модели множественной регрессии по всем этапам проведенных исследований.

На 4-6-е и 40-42-е сутки рейса реактивность организма до вахты формировалась за счет механизмов нервной регуляции (соответственно до 87.1 % и 69.6 % дисперсии модели приходится на величину щ^30??), а после вахты зависела от фонового значения щ_s-потенциала головного мозга (по 88.3 % дисперсии модели приходится на величину щ^ф). Между щ^ф и V_щ были достоверно обратные отношения (r = -0.553, р < 0.05), что является ранним признаком развивающегося утомления. Происходит дифференциация типов реагирования: индивидуумы, которые имеют более низкий фоновый уровень щ_s-потенциала, проявляют более высокую реактивность на возмущения, вызываемой тестовой нагрузкой. И наоборот, лица с более высоким базовым значением щ_s-потенциала в меньшей степени реактивны. Эта адаптационная программа экономизации ресурсов на последующих этапах не реализовывалась.

На 73-75-е сутки рейса уже до вахты реактивность организма на 64.8 % формировалась нервными (щ^30??) и на 30.2 % хемообменными механизма...