Психофизиологический мониторинг операторов корабельных автоматизированных систем управления при тренировках в условиях имитации чрезвычайной ситуации

Размещено на http://allbest.ru

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Психофизиологический мониторинг операторов корабельных автоматизированных систем управления при тренировках в условиях имитации чрезвычайной ситуации

05.26.02 - безопасность в чрезвычайных ситуациях

14.03.08 - авиационная, космическая и морская медицина

Загаров Евгений Сергеевич

Санкт-Петербург - 2011

Работа выполнена в 1 Центральном научно-исследовательском институте Министерства обороны Российской Федерации

Научные руководители: доктор медицинских наук профессор Алексанин Сергей Сергеевич

доктор медицинских наук профессор Богданов Александр Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук профессор Новицкий Альберт Александрович

доктор медицинских наук профессор Плахов Николай Николаевич

Ведущая организация:40 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации

Защита состоится «___»_________2011 г. в ____ час. на заседании диссертационного совета Д 205.001.01 при Федеральном государственном учреждении здравоохранения «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России по адресу: 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 4/2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного учреждения здравоохранения «Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова» МЧС России

Автореферат разослан «___»____________2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета М.В. Санников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Безопасность является основным качеством, необходимым для всех видов транспорта. Несмотря на внедрение в практику проектирования судов, судостроения и судовождения передовых достижений науки и техники, на флоте сохраняется высокая аварийность (Кацман Ф.М., Ершов А.А., 2006). Анализ причин возникновения аварий показывает, что по вине операторов происходит до 70% аварий (Сапов И.А., 1990). Это обусловливает высокие требования к надежности операторов (Крылов А.А., 1999), особенно, в чрезвычайных ситуациях (Машков В.Н., 1996).

При корабельных авариях первым эшелоном ликвидаторов является экипаж. К числу ведущих факторов, определяющих масштабы аварии и ее последствий, относятся профессиональные и психологические качества операторов автоматизированных систем управления (АСУ).

Основным методом повышения надежности оператора АСУ является тренажерная подготовка. На современных тренажерах ВМФ аварийной ситуацией считается имитация выхода из строя технических систем, а задачей оператора - управляющие действия по их восстановлению. Моделированию внешних условий, характерных для аварий различных типов, уделяется меньшее внимание. В то же время, оценка надежности оператора в ходе тренажерной подготовки при имитации чрезвычайной ситуации (ЧС) способствует выявлению лиц, склонных к неадекватным реакциям, что позволяет принять превентивные меры по повышению их устойчивости к воздействию физических и психологических факторов аварии.

Исследователи, изучавшие психологические аспекты в радиологии, объясняют изменения функционального состояния организма ликвидаторов воздействием комплекса неблагоприятных факторов аварии, ведущая роль среди которых принадлежит стрессу, связанному с радиофобией (Solomon G.F. et al., 1985; Mc Canghy, et al., 1990). Чем выше субъективная оценка опасности радиации, тем резче выражено ухудшение самочувствия, снижение работоспособности и уровня здоровья (Рощин С.И. и др., 1991; Бельская Е.Г., 1992; Рыбников В.Ю., 2000). На выраженность вегетативного обеспечения эмоций у человека существенное влияние оказывает субъективная оценка меры опасности (Пономаренко В.А., 1992; Рыбников В.Ю., 2000).

Значительно меньшее внимание уделялось психологическим аспектам при воздействии физических факторов, в том числе акустической среды, характерной для чрезвычайной ситуации (А.Н. Либерман, 2002).

Сохраняет актуальность проблема оценки эффективности антистрессорных средств, в том числе немедикаментозных.

Перечисленные доводы определяют актуальность, цели и задачи диссертационной работы.

Цель исследования: на основе оценки информативности методик психофизиологического мониторинга и эффективности системы аудиовизуальной имитации ЧС обосновать рекомендации по организационно-методическому обеспечению тренировок операторов корабельных АСУ.

Задачи исследования:

1. Обосновать выбор методик оценки функционального состояния организма и работоспособности операторов корабельных АСУ в процессе тренировок при имитации факторов чрезвычайной ситуации.

2. Оценить влияние информации об опасности предстоящего воздействия на операторов, работающих в условиях сложно модулированных низкоэнергетических помех, в том числе с защитой от шума и применением немедикаментозных антистрессорных средств (НАС).

3. Разработать и апробировать систему аудиовизуальной имитации факторов чрезвычайной ситуации в условиях тренажеров АСУ ВМФ.

4. Оценить информативность методик психофизиологического мониторинга для индикации направленности стрессовых реакций у операторов с различной профессиональной нагрузкой при работе в условиях имитации факторов чрезвычайной ситуации.

5. Изучить в динамике физиологические реакции у операторов в условиях тренажера при применении НАС.

6. Разработать практические рекомендации по планированию, организационно-методическому и физиологическому обеспечению тренажерной подготовки операторов корабельных АСУ при имитации факторов чрезвычайной ситуации.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Психофизиологический мониторинг на основе анализа кардиоритма и методик оценки субъективного статуса обеспечивает дифференциацию реакции на воздействие психологических и физических факторов чрезвычайной ситуации, индикацию степени напряжения физиологических функций у операторов с различной профессиональной нагрузкой, оценку направленности стрессорных реакций и эффективности средств защиты.

2. Оснащение тренажеров корабельных АСУ системами аудиовизуальной имитации факторов чрезвычайной ситуации, включающей фонограмму записи пожара с уровнем звука до 90 дБ и световые импульсы с частотой 1 Гц, позволяет выявить операторов с недопустимым снижением профессиональной надежности в экстремальных условиях.

Научная новизна и теоретическая значимость. Впервые доказано, что мониторинг кардиоритма при тренировках в условиях имитации факторов ЧС адекватно отражает функциональное состояние организма операторов АСУ.

Доказано, что установка на опасность предстоящего воздействия обусловливает более выраженные психофизиологические реакции операторов, чем акустические помехи.

Впервые в лабораторных условиях выполнено исследование воздействия на операторов сложно модулированного акустического поля, сформированного многопозиционной системой источников звука, имитирующей их вращение. Показано, что при уровне звука до 60-65 дБ акустическое воздействие не вызывает снижения работоспособности операторов, однако обусловливает дополнительное напряжение систем регуляции функций организма. При этом степень физиологического напряжения в большей степени зависит от субъективной оценки гипотетической опасности воздействия, а также от эффективности применяемых средств защиты.

Установлено, что предварительная информация о неблагоприятном воздействии имитируемых факторов ЧС снижает эффективность оценки надежности операторов вследствие отсутствия внезапности и чрезмерной акцентуации на опасности.

Впервые дана оценка эффективности немедикаментозных антистресорных средств в отношении оптимизации реакций организма на стресс-воздействие в условиях имитации факторов ЧС. При этом установлено, что защитный эффект проявляется при максимальных нагрузках. При меньших нагрузках у здоровых молодых людей собственные системы регуляции функций обеспечивают необходимый уровень адаптации организма, а также быстрое восстановление после воздействия стресс-фактора.

Практическая значимость. Впервые в ВМФ РФ создана и апробирована система аудиовизуальной имитации факторов ЧС в условиях тренажера корабельной АСУ, доказана ее эффективность для оценки напряжения систем регуляции функций организма и индикации направленности стрессовых реакций.

Обоснована целесообразность оснащения тренажеров этой системой в сочетании с подсистемой психофизиологического мониторинга, обеспечивающей возможность дифференцировать степень напряжения систем регуляции функций организма операторов с различной профессиональной нагрузкой, а также выявлять стрессорные реакции негативной направленности.

Дана оценка эффективности устройств защиты оператора от электромагнитных полей, как немедикаментозных антистрессоров.

Апробация. Материалы диссертации доложены на международных научно-практических конференциях: «Адаптация в спорте: состояние, перспективы, проблемы», Санкт-Петербург, 2009 г.; «Донозология-2009. Проблемы здорового образа жизни», Санкт-Петербург, 2009 г.

Реализация. Результаты диссертационного исследования составили основу технического задания на создание системы аудиовизуальной имитации аварийной ситуации для судовых тренажеров, утвержденного председателем Морского Научного Комитета 27.10.2010 г.

Разработаны методические рекомендации по социально-гигиеническому мониторингу на кораблях ВМФ РФ, утвержденные начальником медицинской службы ВМФ РФ 12.11.2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 работы в изданиях, определенных перечнем ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 187 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Работа содержит 57 таблиц, иллюстрирована 44 рисунками. Список литературы включает 195 источников, из них 163 отечественных и 32 иностранных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Для реализации задач и достижения цели данной работы было предпринято два цикла исследований.

В первом цикле в лабораторных условиях оценивалась устойчивость оператора к воздействию сложных акустических помех.

Во втором цикле изучалась восприимчивость оператора АСУ к воздействию факторов ЧС (пожара), которые воспроизводились специально разработанной системой аудиовизуальной имитации.

Организация исследований воздействия на операторов АСУ сложно модулированного акустического поля

Для участия в исследованиях привлекались 32 испытуемых из числа курсантов Военно-морского института радиоэлектроники им. Попова (Санкт-Петербург) в возрасте от 17 до 19 лет. Испытуемые были предварительно проинформированы о возможном временном ухудшении самочувствия. Непосредственно по окончании беседы выполнено обследование испытуемых по методике СМИЛ (Собчик Л.Н., 2002).

В первой и второй сериях исследований были сформированы 4 группы по 8 испытуемых: 1 группа - не пользовалась средствами защиты; 2 группа - пользовалась средствами защиты органов слуха; 3 группа - пользовались НАС; 4 группа - пользовались средствами защиты органов слуха и НАС.

В третьей серии исследований испытуемые были распределены по двум группам численностью по 10 человек: 1 группа - не пользовалась средствами защиты; 2 группа - пользовались средствами защиты органов слуха и НАС. В качестве немедикаментозных антистрессорных средств применялись устройства защиты от электромагнитных излучений (Денисов С.Г., 2003) (Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.МУ.02.945.П.000865.12.06 от 28.12.2006 г., ТУ 9452-005-13151858-02). Антистрессорный эффект этих устройств описан в работах, выполненных в Национальном государственном университете физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф.Лесгафта (Солодков А.С., Бухарин В.А., 2007) и Санкт-Петербургском государственном университете (Зотов М.В., 2009).

До начала исследований испытуемые прошли курс предварительных тренировок, в процессе которых оценивалась работоспособность по методике сопровождения цели и регистрировались параметры вариабельности сердечного ритма (ВСР). Затем выполнялось фоновое обследование по методикам, приведенным ниже.

Непосредственно после фонового обследования операторы приступали к выполнению тестового задания в условиях ЧС. При этом оценивалась работоспособность и параметры ВСР. По окончании работы, а также через сутки проводилось обследование в объеме, идентичном фоновому.

Акустические помехи создавались на акустическом стенде в звукоизолированном помещении. Звук воспроизводился многопозиционной системой (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема взаимного расположения источников звука и испытуемых

Эффект движения источников звука по окружности достигался путем введения специально подобранных задержек и весовых функций (рисунок 2).

Рисунок 2. Мнимая траектория вращения источников звука

Продолжительность воздействия составляла 28 минут. По энергетическому воздействию уровень звука соответствовал 65 дБ, то есть не превышал гигиенических регламентов для большинства рабочих помещений. Для измерения уровня звука применялся шумомер SVAN-945.

В третьей серии скорость мнимой циркуляции источников звука превышала задававшуюся в первой серии в 4 раза. Во второй серии мнимое вращение источников звука отсутствовало. Помеха имела характер «белого шума».

Выбор приведенного выше варианта акустического воздействия был обусловлен особыми свойствами «вращающегося» акустического поля:

- новизна и неопределенность звукового фона, которые могут служить источниками дополнительного напряжения оператора;

- способность оказывать воздействие на физиологические реакции, связанные с механизмами бинаурального звуковосприятия (Блауэрт И., 1979);

- возможность опосредованной активации вестибулярного анализатора.

Указанные свойства акустического поля допустимо расценивать как чрезвычайную ситуацию для оператора.

Для оценки функционального состояния организма операторов применялся унифицированный набор методик: формализованный опрос, методика «САН», оценка профессиональной работоспособности оператора по методике сопровождения цели, определение критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ), оценка состояния вестибулярного анализатора (нистагм, устойчивость в позе Ромберга), ортоклиностатическая проба, оценка ВСР (SDNN, VAR, VLF, LF, HF), вариационная термоальгометрия (прибором «Рефлексомастер» по 24 классическим точкам «входа-выхода» главных меридианов).

Всего выполнено 8684 измерения физиологических и психофизиологических показателей.

Организация и методики исследований при аудиовизуальной имитации ЧС в условиях тренажера судовых АСУ

Моделировалась ЧС (пожар) - наиболее распространенная авария на техническом объекте. Имитация химических факторов пожара и высоких температур исключались вследствие высокого риска поражений. Отобраны акустический и оптический факторы пожара, обеспечивающие дополнительную энергетическую (уровни звука до 90дБ) и информационную нагрузку. авария оператор корабль психофизиологический

Звуковой ряд строился по типовой схеме развития пожара на техническом объекте (рисунок 3). Оптические эффекты моделировались системой светодиодных стробов с частотой проблесков 1 Гц.

Были сформированы 3 группы (по 12 человек каждая) испытуемых - курсантов 4 курса Военно-морского инженерного института в возрасте 20 - 22 лет. Операторы различались по специализации следующим образом:

«Рулевой» - выполнял задачу, требующую значительной концентрации внимания. «Оператор» - работал за пультом управления техническими средствами, выполняя действия по команде «Координатора». «Координатор» - осуществлял координацию деятельности Рулевого и Оператора, являясь связующим звеном между ними и руководителем тренировки. Руководитель тренировки оценивал успешность действий испытуемых в условиях виртуальной аварии.

Рисунок 3. Схема аудиовизуальной имитации аварии

Схема расположения операторов представлена на рисунке 4.

Половина операторов из каждой профессиональной группы (по 6 человек) пользовались НАС.

До начала исследований операторы прошли курс подготовительных тренировок. Непосредственно перед тренировкой с имитацией аварии было проведено фоновое обследование по методикам «электропунктурная диагностика» и «оценка текущего психического состояния». Исходные средние значения регистрируемых показателей в группах статистически значимо не различались.



Рисунок 4. Схема расположения операторов

На втором этапе операторы выполняли тренировочные задания в условиях имитации ЧС. До начала воздействия в течение 10 минут операторы работали в естественных условиях, а затем в течение 5 минут имитировалась аварийная ситуация. При этом операторы должны были совершать типовые действия, игнорируя внешние воздействия. Через 30 секунд после начала акустического воздействия в помещении отключалось освещение и включались стробы.

По окончании тренировки операторы проходили тестирование по методикам «электропунктурная диагностика» и «оценка текущего психического состояния». Через 1 сутки после тренировки проводилось обследование по тем же методикам, что и в фоновом обследовании и по окончании тренировки.

В процессе тренировки на втором этапе проводилось мониторирование кардиоритма. Оценивалась вариабельность сердечного ритма (средние за 1 минуту и за 5 минут величины RR-интервалов и их дисперсия - SDNN).

Активность биологически активных точек оценивалась аппаратом для электропунктурной диагностики «Мини-эксперт-ДТ».

Текущее психическое состояние оценивали при помощи диагностического программно-аппаратного комплекса Б.С.Фролова (Фролов Б.С., 2000).

Всего выполнено 2268 измерений физиологических и психофизиологических показателей.

Статистический анализ проводился общепринятыми методами: параметрический метод оценки достоверности различий с помощью парного и двухвыборочного t-критерия Стьюдента, корреляционного анализа; непараметрический метод - критерий знаков.

Использовались стандартные пакеты прикладных программ для ПЭВМ «Statistica 6.0» и «Excel 2003».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ динамики физиологических показателей операторов при ЧС, обусловленной воздействием акустических помех с различными энергетическими и информационными параметрами

Предварительное обследование операторов по методике СМИЛ показало, что усредненные профили всех групп операторов оказались идентичными (рисунок 5), что свидетельствует об однородности групп, а также о ситуационной обусловленности результатов.

Операторы косвенно выразили лояльность к исследователям, в то же время, сомневаясь в результатах. Свое участие в исследованиях они расценили как приключение, в котором им хотелось бы участвовать. Они были готовы проявить личную храбрость и даже самоотверженность, но в то же время испытывают легкую жалость к себе.

Рисунок 5. Среднестатистический профиль СМИЛ по группам испытуемых (Т-баллы)

Основные результаты исследований, систематизированные по признаку статистической достоверности (достоверные-недостоверные), а также по направленности физиологических изменений (негативные-позитивные), отражены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнительная оценка физиологических эффектов у операторов в трех сериях исследований

Примечание: штриховкой «сетка» обозначены различия «тишина» - «шум» негативной направленности: степень выраженности различий соответствует плотности штриховки. Вертикальная штриховка - различия положительной направленности (указаны отличия на уровне p<0,05).

Для выявления особенностей реакций организма операторов сопоставлены физиологические реакции на воздействие акустических помех на незащищенных операторов в трех сериях исследований. При этом анализировались как абсолютные значения измеренных показателей, так и их отношения к состоянию покоя (за исключением субъективных признаков). «Состояние покоя» - это статус операторов на следующий день после работы. Допущение было принято, исходя из следующих аргументов:

- операторы в этот день не подвергались акустическому воздействию, а следовательно, не испытывали предстартового волнения, которое само по себе вызывало напряжение систем регуляции функций организма;

- субъективный и объективный статус операторов через сутки после работы соответствовал повседневному оптимуму.

Кроме того, для вариабельности сердечного ритма рассчитано отношение «помеха - покой», которое позволяет сопоставить степень напряжения систем регуляции функций организма при работе в условиях ЧС и в состоянии покоя.

Степень выраженности субъективных признаков функциональных аномалий (по результатам формализованного опроса) дифференцирована по группам испытуемых и сериям исследований, поэтому целесообразно рассмотреть их более подробно. Эти показатели сопоставлены на рисунке 6.

Рисунок 6. Субъективные признаки функциональных аномалий в трех сериях исследований (знаком * отмечены достоверные (p<0,05) различия с первой серией)

В группе операторов, не использовавших средств защиты, число и степень выраженности признаков нездоровья достоверно снижаются от серии к серии исследований. Во второй и третьей группах, при той же тенденции, различия не достоверны вследствие меньшего уровня в первой серии. В группах с защитой органов слуха или с антистрессорной защитой во второй серии («белый» шум) рассматриваемый показатель несколько ниже, чем в первой серии («медленное вращение»).

Если же оценивать субъективные признаки по сериям исследований, то проявляется закономерное снижение их числа и степени выраженности от серии к серии. Причина таких различий связана не столько с характером акустических помех, сколько с субъективной оценкой степени их опасности, которая сформировалась под влиянием внешних психологических установок. Перед началом исследований операторы были предупреждены о возможных негативных последствиях акустического воздействия и информированы о его характере. Перед началом второй и третьей серии исследований беседа с операторами не проводилась, то есть им была предоставлена возможность оценивать свои ощущения самостоятельно. Убедившись после первого воздействия в том, что выраженных негативных симптомов шум не вызывает, операторы в следующих сериях выделили меньшее число значимых субъективных признаков.

Эти наблюдения подтверждают, что число и степень выраженности субъективных признаков функциональных аномалий не зависели от особенностей акустического воздействия, а определись, в основном, психологическими факторами.

По другим показателям каких-либо закономерных различий в той или иной группе при «белом» шуме или «вращающемся звуке» установить не представляется возможным. Тем не менее, обращают на себя внимание следующие особенности:

- снижение работоспособности характерно исключительно для части операторов из групп, использующих средства защиты, в то время как операторы без защиты не снижают эффективность сопровождения цели при акустическом воздействии;

- во второй группе (защита слуха) в обеих сериях значительное число показателей характеризуется слабо выраженными негативными различиями «тишина-шум».

Первая особенность обусловлена психологическими факторами: априорное осознание защищенности от шума (наушники) снижает напряжение, необходимое для успешного выполнения задания. С другой стороны, воздействие шума создает активирующий фон, способствующий сохранению функциональной активности у незащищенных операторов, а, следовательно - и работоспособности.

Вторая особенность может найти объяснение при дальнейшем анализе ВСР и напряжения процессов регуляции.

На рисунке 7 представлена динамика SDNN при работе без помех и при работе с помехами относительно состояния покоя.

Рисунок 7. Динамика SDNN в процессе выполнения тестового задания относительно состояния покоя (за 1 принято SDNN в состоянии покоя)

Показатель SDNN характеризует ВСР в целом (И.В. Бабунц, Э.М. Мириджанян, 2002). Рост ВСР отражает снижение напряжения процессов регуляции физиологических функций (Баевский, 2004). Далее при оценке напряжения процессов регуляции физиологических функций использована величина SDNN, в том числе относительные показатели: «шум-тишина» и «шум-покой».

При фоновом тестировании (в тишине) уровень напряжения по группам и сериям значимо не различался. Исключение составили операторы второй группы (защита слуха), не испытывавшие напряжения при выполнении тестового задания.

При повторном выполнении теста при воздействии шума напряжение снизилось у всех операторов во всех сериях исследований: сказался эффект тренировки. В то же время степень снижения различается по группам и сериям исследований (рисунок 8). Наименьшее различие «тишина-шум» характерно для группы незащищенных операторов; наибольшее - для пользователей НАС, в том числе в сочетании с наушниками.

Рисунок 8. Отношение SDNN при шуме к SDNN в тишине за весь цикл

При сравнении отношения напряжений «шум - тишина» по сериям исследований выявляется наибольшая величина этого показателя во второй серии исследований при воздействии «простого» шума, причем, во всех группах. Изучение этого отношения в динамике (рисунок 7) показывает, что первоначальное напряжение, обусловленное неопределенностью (характер воздействия во второй серии предварительно не был известен испытуемым), быстро сменяется его спадом (10 минут). Причем, динамика сходна во всех группах операторов.

Таким образом, во второй серии исследований напряжение процессов регуляции функций организма было большим, чем в других сериях. Это различие было обусловлено фактором неопределенности, поскольку ожидавшееся вращение источников звука отсутствовало.

Мониторинг физиологических функций операторов при работе на тренажерах в условиях имитации ЧС

Средние значения фоновых показателей в группах «Рулевых», «Операторов» и «Координаторов» достоверно не различались и соответствовали возрастной норме, что подтвердило однородность групп испытуемых по физиологическим параметрам. В последующих обследованиях не отмечено существенной динамики этих показателей в группах, что свидетельствует о преходящем характере физиологических реакций, отмеченных в процессе деятельности.

Сопоставлены средние показатели ВСР в группах «Рулевых», «Координаторов» и «Операторов». Установлено, что средняя величина RR-интервалов в данных профессиональных группах существенно различается. При этом в группах «Рулевых» и «Операторов» этот показатель ниже, чем в группе Координаторов, как при тренировке в стандартных условиях, так и при «аварии». Поскольку величина RR-интервалов обратно пропорциональна частоте сердечных сокращений (ЧСС), то в группах «Рулевых» и «Операторов» ЧСС выше, чем в группе Координаторов. Однако существенных различий этого показателя внутри профессиональных групп при работе в стандартных условиях и при «аварии» не выявлено.

Собственно вариабельность сердечного ритма (показатель SDNN) также оценивалась для «профессиональных» групп.

При тренировке в стандартных условиях величина SDNN в группе «Рулевых» была ниже, чем в группах «Координаторов» и «Операторов» (рисунок 9). При имитации пожара группы отчетливо дифференцируются по показателю SDNN: в группе «Координаторов» этот показатель самый высокий, несколько ниже - в группе «Операторов», самый низкий - в группе «Рулевых». Показатель SDNN характеризует степень напряжения механизмов регуляции: чем ниже SDNN, тем выше напряжение. Следовательно, «профессиональная» группа «Рулевых» испытывает наибольшее напряжение систем регуляции сердечного ритма, группа «Операторов» - несколько меньшее, и еще меньшее - группа «Координаторов».

Для изучения эффекта от применения немедикаментозных антистрессоров были избраны «Рулевые». Как было показано выше, испытуемые этой профессиональной группы отличались наибольшим напряжением систем регуляции функций организма в процессе тренировки.

Результаты анализа кардиоритмограмм «Рулевых» показаны на рисунке 10. Различий средних величин кардиоинтервалов (RR-интервалов) между группами «Рулевых» с антистрессорной защитой и без нее не отмечено.

а) б)

Рисунок 9. Средние величины SDNN в «профессиональных» группах:

а) за 5 минут; б) поминутно



а) б)

Рисунок 10. Средние величины SDNN у рулевых с НАС и без них:

а) за 5 минут; б) поминутно

Частота сердечных сокращений (величина, обратная длительности интервалов) составляла в контрольной группе 83±3 уд./мин. до «аварии» и 86±3 уд./мин. при «аварии»; в группе Рулевых - пользователей устройств 84±3 уд./мин. и 86±3 уд./мин. соответственно.

Эти данные свидетельствуют о естественном незначительном напряжении центральных механизмов регуляции функций сердечнососудистой системы у «Рулевых» обеих групп (без защиты и с защитой), как при тренировке в повседневных условиях, так и при имитации аварийной ситуации.

В то же время по вариабельности сердечного ритма (SDNN) выявлены существенные межгрупповые различия. При анализе данных, обобщенных за 5 минут до «аварии» и 5 минут «аварии», наблюдается отчетливое, статистически значимое различие: в группе пользователей устройств этот показатель выше, как до воздействия, так и в процессе воздействия. Следовательно, Рулевые с антистрессорной защитой испытывали меньшее напряжение в автономном контуре регуляции сердечного ритма, чем испытуемые контрольной группы.

При сопоставлении поминутных срезов различия проявляются, но не достигают стандартного уровня статистической значимости. В отдельных точках вероятность межгрупповых различий достигает 0,9. На 4-й минуте воздействия, соответствующей максимальной стрессорной нагрузке, средние значения SDNN в обеих группах идентичны.

Из общего числа испытуемых 6 операторов допустили ошибки, которые, по заключению руководителя тренировки, привели к усугублению аварии. Дополнительно проанализированы кардиоритмограммы операторов, не справившихся с заданием. Среди них у четверых операторов отмечены более высокие в сравнении с остальными величины RR-интервалов, а также показателей SDNN, что свидетельствует о низком напряжении систем регуляции. Эти испытуемые недостаточно ответственно отнеслись к выполнению задания.

У двоих операторов из группы координаторов, допустивших ошибки, в период «аварии» руководителем отмечена растерянность и крайняя неуверенность в действиях, ставшие причиной условной гибели объекта. На рисунке 11 интервалокардиограмма 1 отражает адекватное напряжение систем регуляции (эустресс).

На фрагменте 2 отображена парадоксальная реакция - пилообразная форма интервалограммы у оператора, допустившего ошибки, приведшие к условной гибели объекта. Это признак чрезмерной психической напряженности с явлениями функциональной психосоматической дезинтеграции и нарушением профессиональной работоспособности (дистресс). Фрагмент 3 демонстрирует аналогичную, но менее выраженную реакцию у оператора со средствами защиты. Для подтверждения гипотезы о возможном генезе своеобразной формы интервалограммы приведен фрагмент (4) записи кардиоритма у пациента с тяжелой формой инсульта.



Рисунок 11. Интервалокардиограммы операторов, допустивших ошибки, ставшие причиной условной гибели объекта, и пациента с инсультом.

1 - успешный оператор без средств защиты;

2 - неуспешный оператор без средств защиты;

3 - успешный оператор с защитой.

а) - первая минута «пожара»; б) - последняя минута «пожара».

4 - пациент с тяжелым инсультом в коматозном состоянии (собственные данные совместно с А.С. Реуковым).

ВЫВОДЫ

1. Мониторинг кардиоритма в сочетании с психофизиологическими методиками оценки субъективного статуса обеспечивает эффективный контроль функционального состояния организма операторов корабельных АСУ при имитации факторов чрезвычайной ситуации на тренажерах.

2. Предварительная информация о возможных негативных последствиях воздействия оказывает большее влияние на операторов, чем сложно модулированные акустические помехи с энергетическими параметрами, не превышающими предельно допустимые уровни.

3. Разработанная и апробированная система имитации факторов чрезвычайной ситуации, включающая фонограмму записи пожара (уровень звука до 90 дБ) и световые импульсы (с частотой 1 Гц) обусловливает дополнительное напряжение систем регуляции функций организма, в том числе стрессорные реакции негативной направленности.

4. Психофизиологический мониторинг на основе регистрации и анализа кардиоритма в реальном масштабе времени позволяет дифференцировать степень напряжения физиологических функций у операторов с различной профессиональной нагрузкой, а также выявить стрессорные реакции негативной направленности.

5. Немедикаментозные антистрессоры снижают напряжение систем регуляции функций организма у операторов с высокой профессиональной нагрузкой при имитации факторов чрезвычайной ситуации на тренажерах.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

В целях повышения качества тренажерной подготовки операторов корабельных АСУ разработаны следующие рекомендации:

1. Необходимо оснастить тренажеры корабельных АСУ системами аудиовизуальной имитации факторов чрезвычайной ситуации, в состав которой должны входить фонограмма записи пожара с уровнем звука до 90 дБ и световые импульсы с частотой 1 Гц.

2. В состав системы имитации факторов чрезвычайной ситуации целесообразно включить методы психофизиологического контроля, в том числе:

- мониторинг кардиоритма с анализом вариабельности в реальном масштабе времени;

- методики оценки субъективного статуса (СМИЛ, Формализованный опрос);

- психофизиологические методики, рекомендованные ведомственными документами.

3. При планировании тренировок с применением системы имитации факторов чрезвычайной ситуации должна быть обеспечена внезапность начала воздействия. В этих целях следует ограничивать объем предварительной информации о воздействии: она должна предоставляться в общем виде перед началом цикла тренировок и носить нейтральный характер без акцента на ее опасность или безопасность.

4. Необходимы дальнейшие исследования устройств защиты от ЭМП в качестве немедикаментозных антистрессоров, направленные, прежде всего, на изучение физиологических механизмов наблюдаемого эффекта.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в научных изданиях по перечню ВАК Минобрнауки РФ

1. Загаров Е.С. Физиологический мониторинг операторов АСУ при аудиовизуальной имитации аварийной ситуации / С.С. Алексанин, А.А. Богданов, Е.С. Загаров // Радиационная гигиена. - 2010. - Т. 3, №3. - С. 43-46.

2. Загаров Е.С. Психофизиологические аспекты воздействия на оператора гипотетически опасных физических факторов / Е.С. Загаров // Вестник психотерапии. - 2011. - № 37 (42). - С. 84-92.

Тезисы конференций

3. Загаров Е.С. О модификации адаптационных процессов в организме человека под влиянием психологических факторов / А.А. Богданов, Е.С. Загаров // Адаптация в спорте: состояние, перспективы, проблемы: Материалы Международной научной конференции (Санкт-Петербург, 24-25 сентября 2009 г.) / Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург. - СПб.: Изд-во «Олимп-СПб», 2009. - С. 55-56.

4. Загаров Е.С. Психосоматический подход к оценке эффективности комплексной защиты оператора от воздействия излучения видеотерминалов и воздушного шума сложной структуры / А.А. Богданов, Е.С. Загаров // Проблемы здорового образа жизни. Под общей редакцией д.м.н. проф. Захарченко М.П., д.м.н. проф. Щербука Ю.А. - СПб.: Крисмас+, 2009. - С. 313-315.

5. Загаров Е.С. Об индикации уровней поражающего действия воздушного шума сложной структуры на операторов современных систем управления / А.А. Богданов, Е.С. Загаров, В.А. Сапрыкин, М.Ю. Гаршин, А.М. Смоленков // Сборник трудов 1 ЦНИИ МО РФ. - 2010. - С. 202-208.

6. Загаров Е.С. Оценка эффективности комплексной защиты оператора от воздействия излучения видеотерминалов и воздушного шума сложной структуры / А.А. Богданов, Е.С. Загаров, В.А. Сапрыкин, М.Ю. Гаршин, А.М. Смоленков // Сборник трудов 1 ЦНИИ МО РФ. - 2010. - С. 209-215.

Размещено на Allbest.ru

...