Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Влияние факторов производственной среды на функциональное состояние организма человека 10
1.2. Физиологические методы оценки функционального состояния организма человека в условиях профессиональной среды 21
Глава 2. Организация и методы исследования
2.1. Организация исследования функционального состояния орга низма металлургов в условиях профессиональной деятельности 33
2.2. Методы оценки функционального состояния организма металлургов в условиях профессиональной деятельности ...36
2.2.1. Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы металлургов 36
2.2.2. Биохимическое исследование состава слюны 37
2.2.3. Исследования психофизиологического состояния организма 41
2.2.4. Определение типов темперамента 44
2.2.5. Методы статистической обработки результатов исследования 45
Глава 3. Собственные исследования
3.1. Изучение функционального состояния организма испытуемых в период трудоустройства на металлургический комбинат 49
3.2. Анализ гемодинамических, биохимических и психофизиологических показателей организма металлургов через 1 месяц после начала эксперимента 51
3.3. Результаты обследования металлургов через 6 месяцев после трудоустройства 66
3.4. Проведение профилактических мероприятий с целью предупреждения истощения адаптационных резервов организма м етал л ургов 82
Глава 4. Математическое моделирование результатов эксперимента
4.1. Вычисление выборочных характеристик 88
4.2. Отсев грубых погрешностей 90
4.3. Построение гистограмм 90
4.4. Проверка гипотезы нормальности распределения 94
4.5. Применение метода наименьших квадратов для построения статистических моделей 108
4.6. Множественный регрессионный анализ 110
Глава 5. Обсуждение результатов исследования 115
Выводы 133
Список литературы 135
Приложение 154
- Физиологические методы оценки функционального состояния организма человека в условиях профессиональной среды
- Методы оценки функционального состояния организма металлургов в условиях профессиональной деятельности
- Анализ гемодинамических, биохимических и психофизиологических показателей организма металлургов через 1 месяц после начала эксперимента
- Отсев грубых погрешностей
Введение к работе
Актуальность темы. Адаптация как процесс самосохранения функционального уровня саморегулируемой системы предусматривает, как известно, выбор функциональной стратегии, обеспечивающий оптимальное выполнение конечной цели поведения биосистемы. Эта стратегия реализуется на фоне особого напряжения регуляторных и метаболических процессов состояния стресса, сущность которого в проявлении защитных реакций той или иной степени выраженности, протекающих в организме постоянно и зависящих от величины воздействующего фактора и функционального состояния организма (Г. Селье,1990).
Повышение ритма жизни, урбанизация с ее отрицательными экологическими последствиями, коренные социально-экономические и политические преобразования и в этой связи соответствующее нарастание интенсивности и усложнение характера взаимоотношений между людьми значительно повысили нагрузку на жизнеобеспечивающие системы организма (Н.А. Агад-жанян, А.Ю. Катков, 1990).
Профессиональная деятельность человека в значительной степени связана с воздействием на организм как физической нагрузки, так и нервно-эмоционального напряжения, а в определенных производственных условиях он испытывает еще и воздействие необычных факторов окружающей среды, оказывающих влияние на его общее состояние, самочувствие и работоспособность. Такие факторы окружающей среды относятся к экстремальным факторам - к крайним и жестким условиям среды, неадекватным врожденным и приобретенным свойствам организма (В.А. Матюхин, А.Н. Разумов, 1999).
Чрезвычайно важным является системное исследование физиологических функций и деятельности человека в условиях современного производства с целью поиска путей оптимизации орудий, условий и процессов труда. Для получения исчерпывающей информации о состоянии организма различных категорий лиц, занятых в сфере производственной деятельности, необходим комплексный подход, опирающийся на современные методы диагностики, особое место в котором отводится биохимическому методу исследования. Однако применение биохимических методов исследований при оценке функционального состояния лиц, занятых в сфере производства, существенно затруднено из-за невозможности забора крови из вены и пальца непосредственно на рабочем месте. Это диктует необходимость изучения возможности использования других биологических жидкостей человека и разработки бескровных методов, которые более пригодны в условиях реальной деятельности. Одной из наиболее доступных для исследования жидкостей является слюна, так как ее количественный и качественный состав зависит от влияния на организм различных эндогенных и экзогенных воздействий (С.А. Геэсалу, 1981, А.М. Дуров, 1984).
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ {
БИБЛИОТЕК |
"таг;
В связи с вышеизложенным представляется актуальным исследование состояния функциональных показателей и адаптационных возможностей организма человека в условиях профессиональной деятельности.
Цель работы. Целью настоящей работы явилось изучение направленности адаптационных реакций у лиц, занятых в сфере металлургического производства, в ответ на экстремальные факторы воздействия, определение пороговости компенсаторных механизмов адаптации в зависимости от функционального состояния организма и прогнозирование их устойчивости, а также усовершенствование комплекса методов тестирования уровня адаптации организма к неблагоприятным условиям внешней среды.
В соответствии с этой целью нами были определены следующие задачи:
1. В реальных условиях профессиональной деятельности у металлургов
различных рабочих специальностей изучить в динамике:
- показатели сердечно-сосудистой системы, в том числе биоэлектриче
скую активность сердца;
- изменения содержания ионов натрия, калия, глюкозы и кортизола в
слюне.
2. Дать оценку психофизиологического состояния организма рабочих
металлургического производства, провести сравнительный и корреляцион
ных анализ физиологических показателей с количественными критериями
эмоционального напряжения по психофизиологическим параметрам.
-
Осуществить математическое моделирование процесса адаптации методом корреляционного и множественного регрессионного анализа на основе объединенных в единый комплекс показателей физиологического и психофизиологического исследования воздействия экстремальных факторов на организм рабочих металлургического производства.
-
Разработать комплекс профилактических мероприятий с целью предупреждения истощения адаптационных ресурсов организма.
Научная новизна работы.
Впервые в реальных условиях производственной деятельности при со-четанном воздействии факторов производственной среды и трудового процесса у рабочих различных специальностей, занятых в сфере металлургического производства, осуществлен комплексный подход к более полному использованию показателей физиологического и психофизиологического обследования для оценки направленности у них адаптационных реакций. Установлены типы динамики электролитного состава слюны, глюкозы и кортизола. Выявлена корреляционная взаимосвязь психоэмоционального состояния рабочих горячих цехов с физиологическими показателями. Определены наиболее информативные показатели, обеспечивающие прогнозирование возможности возникновения у рабочих металлургического производства пограничных психофизиологических и связанных с ними соматических расстройств. г*
Научно-практическая значимость.
На основании комплексного исследования разработаны критерии уровня адаптации работников металлургического производства, которые позволят выявить:
уровень адаптированности;
возникновение донозологических состояний для своевременного проведения профилактических мероприятий с работниками производства.
Усовершенствован комплекс методов тестирования адаптированности организма к неблагоприятным условиям внешней среды и осуществлено математическое моделирование процесса адаптации, позволяющее прогнозировать степень напряжения регуляторньгх и метаболических процессов в период адаптации к экстремальным воздействиям. Разработаны профилактические мероприятия с целью предупреждения истощения адаптационных резервов организма рабочих-металлургов.
Внедрение в практику: результаты проведенного комплексного исследования явились научным обоснованием для разработки целенаправленных профилактических мероприятий по предупреждению развития пограничных психофизиологических и связанных с ними соматических расстройств у рабочих металлургического производства.
Формой внедрения явилось информационное письмо «Оценка функционального состояния металлургов и профилактика истощения адаптационных резервов организма», которое внедрено в процесс трудовой деятельности в цехах ОАО «НЛМК»: конвертерном цехе №.1, конвертерном цехе №2, огнеупорном цехе; а также на металлургических предприятиях: ООО «Промсвязь-Холдинп>, ООО «Регион-Телеком», ЗАО «Промсвязь-Инвест», ООО «Промсвязь-Сервис».
Материалы проведенного исследования представляют практический интерес для физиологов, врачей, психологов, педагогов и внедрены в учебный процесс, где используются для проведения лекционных и лабораторных занятий по физиологии и психофизиологии в Липецком государственном педагогическом университете.
Положения, выносимые на защиту.
-
Рабочие в процессе профессиональной деятельности при сочетанном воздействии факторов производственной среды и трудового процесса находятся на разных стадиях адаптации. Показатели функционального состояния и психологического статуса рабочих свидетельствуют о долгосрочном характере процесса адаптации и характеризуются психофизиологическими сдвигами и дезадаптационными соматическими расстройствами.
-
Системный ответ организма на сочетанное воздействие физических факторов производственной среды и трудового процесса определяется характером воздействующих факторов, их интенсивностью и особенностями реагирования физиологических систем.
3. Динамика физиологических и психофизиологических показателей
определяется уровнем адаптации и дает возможность своевременного про
гнозирования донозологических состояний.
Апробация работы. Материалы и фрагменты диссертации доложены на Международной научно-практической конференции «Качество жизни: проблемы системного научного обоснования» (Липецк, 2000); Ш международном научно-практическом конгрессе Ассоциации авиационно-космической, морской, экстремальной и экологической медицины России (Москва, 2002); международной научно-практической конференции «Медико - психологические и педагогические проблемы качества жизни» (Липецк, 2003); на ежегодных научно-практических конференциях по итогам НИР, проводимых в ЛГПУ (2002, 2003, 2004, 2005). Теоретически и эмпирически результаты исследования обсуждались на заседаниях Ученого совета факультета педагогики и психологии ЛГПУ; заседаниях кафедры медико-биологических дисциплин ЛГПУ и лаборатории медико-социальных проблем ФПиПЛГПУ.
Структура и объем диссертации.
Физиологические методы оценки функционального состояния организма человека в условиях профессиональной среды
Применение биохимических методов исследований при оценке функционального состояния организма людей в производственных условиях существенно затруднено из-за трудностей, связанных с забором крови из вены и пальца. Это диктует необходимость изучения других биологических жидкостей человека и разработки бескровных методов, которые более пригодны в условиях реальной деятельности (Ермакова Л.Г., Кудрявцева В.И., 1993).
Носков В.Б. с соавторами (1991) подчеркивают приоритетность биохимических исследований слюны, что связано с насущностью поиска и апробации неинвазивных, информативных и нетрудоемких методов ранней диагностики нарушения состояния здоровья человека. Использование таких методов представляется особенно ценным в некоторых специфических видах деятельности: при массовых профилактических осмотрах, при отборе здоровых лиц к работе специализированного назначения, при экспериментальном изучении адаптивных реакций организма к экстремальным воздействиям.
Слюна - одна из наиболее доступных для исследования биологических жидкостей. Ее количественный и качественный состав зависит от влияния на организм различных эндогенных и экзогенных воздействий (Morse D. et al, 1978; Геэсалу С.А. с соавт., 1981; Arglebe С, 1981; Winewicz-Pietrovska А., 1984).
Существует множество работ различных авторов, в которых слюна подвергается всестороннему изучению. Косицкий Г.И. (1985) формулирует определение слюны следующим образом: «вязкая опалесцирующая, мутнова тая жидкость с плотностью 1,0001-1,017. Ее состав в большей мере зависит от скорости ее секреции; от состояния зубов и слизистой рта, микрофлоры и состава пищи».
Состав слюны также зависит от методических особенностей сбора слюны (время суток, условия окружающей среды), от функционального состояния нервной системы, гормональной активности гипофиза и надпочечников (Носков В.Б., Зайцева Л.Б., 1991).
Смешанная слюна околоушной, подчелюстной и подъязычной желез состоит из 99,5 % воды и 0,5 % сухого остатка. Неорганические компоненты слюны - это фосфор, кальций, калий, натрий, магний, фтор, йод, никель и другие элементы (Бабский Е.Б., Зубков А.А., 1972; Леонтьев В.К., Воронин В.Ф., 2000).
Из органических веществ в слюне содержатся различные белки, свободные аминокислоты, углеводы, мочевина, аммиак, креатинин, муцин. Слюна является сложной биологической средой и содержит липиды, ферменты, гормоны и минеральные компоненты (Косицкий Г.И., 1985; Носков В.Б., Зайцева Л.Б., 1991; Ермакова Л.Г., Кудрявцева В.И., 1993; Кузнецова М.Н. с соавт., 1995).
Одним из основных вопросов для клинико-лабораторной диагностики является отражение составом слюны гомеостаза организма так же, как составом крови.
Состав смешанной слюны и сыворотки крови находятся в корреляционной зависимости. Так, содержание натрия в сыворотке крови составляет 312-352 мг/дл, в смешанной слюне - 8-56 мг/дл; концентрация калия в сыворотке крови составляет 13-19 мг/дл, а в смешанной слюне - 56-148 мг/дл, глюкозы - 70-120 мг/дл и 13-14 мг/дл соответственно (Леонтьев В.К. с соавт., 1978).
Процент содержания некоторых веществ обусловливается их уровнем в плазме и объемом секреции. Процент липидов, глюкозы, стероидов в слюне значительно меньше (Vining R., 1983), а калия в пять раз больше, чем в кро ви. Отмечается высокая корреляция между плазмой и слюной в содержании андрогенов, альдостерона, кортизола, прогестерона (Cintron N.M. et al., 1987; Peterc J. et al., 1982).
В работающей слюнной железе кровеносные сосуды расширяются и кровоток через них увеличивается. Но из этого факта совсем не следует, что секреция слюны обусловлена фильтрацией жидкости из сосудов в протоки железы. Если бы отделение слюны было обусловлено процессом фильтрации веществ, содержащихся в крови, то в этом случае содержание солей и органических веществ в слюне и крови было бы одинаково, в действительности же оно значительно различается. Выделение слюны является результатом активной деятельности железистых клеток (Бабский Е.Б., Зубков А.А., 1972).
Среди большого числа компонентов и показателей, определяемых в слюне, особое значение имеют электролиты натрий и калий, так как они являются косвенными индикаторами выброса адаптивных гормонов и наиболее подвержены влиянию стрессогенных факторов. Их содержание в слюнной жидкости изменяется в процессе профессиональной деятельности более резко, чем концентрация других компонентов (Семенова Т.Н., 1972, Минина З.Б., 1987).
Методы оценки функционального состояния организма металлургов в условиях профессиональной деятельности
Электрокардиографическое обследование металлургов проводилось в положении лежа на аппаратах: «ЭКПСЧ - Элкар» (трехполосный), «Фукуда» (портативный), «Миакард-11» (двенадцатиполосный) по стандартной методике.
Обследование велось по двенадцати отведениям: I, II, III - стандартные; avl, avr, avf- стандартные усиленные (подтверждающие первые три), а также 6 грудных - Vi ,V2, V3,V4,V5,V6.
Электроды накладывались на предварительно смоченную обнаженную кожу по схеме: I стандартное отведение - правая рука; II стандартное отведение - левая рука; III стандартное отведение - земля (на ногу). Грудные отведения: Vi - четвертое межреберье справа; V2 - четвертое межреберье слева; Уз - точка Боткина; V4- по среднеключичной линии в пятом межреберье; V5- по переднеподмышечной линии в пятом межреберье; V6- по среднеподмышечной линии в пятом межреберье. Исследование кровяного давления проводилось по методу Короткого до и после рабочей смены. Обследуемому накладывали на плечо полую резиновую манжетку, которая соединяется с резиновой грушей, служащей для нагнетания воздуха, и манометром. При надувании манжета сдавливает плечо, а манометр показывает величину этого давления. При исследовании пульса учитывали его ритм и наполнение. Пульсацию артерии обнаруживали прикосновением к любой доступной ощупыванию артерии (Г.И. Косицкий, 1985). а) Стимуляция слюноотделения При отсутствии стимула здоровые слюнные железы не продуцируют слюну, но практически всегда она есть. Даже простое движение языком или сплевывание является достаточным воздействием для увеличения объема саливации до 0.5 мл/мин. Основное требование к стимуляторам - их индифферентность (не влиять на состав слюны). Есть 4 основных типа стимуляции (механическая, вкусовая, фармакологическая, пищевая). В своих исследованиях мы не использовали стимуляцию слюноотделения (Коваленко А.Ф., 1982). б) Сбор слюны 1. Обычно сплевывали в пробирку или помещали ватный тампон за щеку с последующим центрифугированием при 3000 - 20000 об/мин в течение 5-30 минут. 2. Чтобы избавиться от пены и вязкости слюны из-за муцина использовали простой способ его денатурации - замораживание и последующее оттаивание слюны (Vining R., 1987). 3. Для правильной оценки результатов учитывали условия сбора -спустя 1-3 часа после еды. Обязательно предваряли сбор гигиенической обработкой рта ( споласкивание), т. к. в зубном налете много белка и ферментов (Михаилов В.В., 1984; Слимбаха Б.А., 1980). в) Консервация слюны Замороженные пробы хранились несколько месяцев (Жихарева А.Н., 1984). г) Определение концентрации натрия и калия в слюне В работе применялась стандартная методика определения натрия и калия на биохимическом АЛКАЛИ-микроанализаторе типа OP-266/I Раде-лике, Будапешт, Венгрия - прибор предназначен для быстрого и точного определения концентрации ионов калия и натрия биологических жидкостей. Для измерения обоих параметров достаточной является одна проба микрообъема (объем не ниже чем 50 мм3). Аппарат практически пригоден для оп ределения концентрации калия, натрия произвольного раствора. Регистрация выражалась в ммоль/дм3. д) Определение концентрации глюкозы в слюне
Поскольку белки слюны трудно осаждаются, для полного их осаждения требуется депротеинезирующий раствор (антикоагулянт) более высокой концентрации чем для крови. Депротеинизирующий раствор готовят добавлением к реактиву из набора половины полагающегося по инструкции объема бидистиллированной воды.
Анализ гемодинамических, биохимических и психофизиологических показателей организма металлургов через 1 месяц после начала эксперимента
Вторым этапом эксперимента предусматривалось обследование металлургов через месяц после трудоустройства на завод до начала рабочей смены.
В ходе проведенного эксперимента не удалось выявить значительных отличий в показателях всех исследуемых нами параметров организма металлургов.
Систолическое давление у рабочих через 1 месяц после трудоустройства на комбинат повысилось на 0,7%; диастолическое давление снизилось на 1,4%; пульсовое давление увеличилось на 1,2%; а частота сердечных сокращений составила 75,0 уд. в мин., что на 1,6% меньше, чем в начале эксперимента.
Электрокардиографическое обследование рабочих не выявило функциональных и патологических изменений в работе сердца.
Таким образом, при сравнении физиологических показателей, отображающих состояние сердечно-сосудистой системы на момент начала экспе римента и через 1 месяц после него существенных отличий в гемодинамике металлургов не установлено.
Биохимическое изучение слюны металлургов характеризовалось незначительными количественными изменениями. Содержание натрия повысилось на 2,6%; содержание калия снизилось всего на 0,9%; количество глюкозы увеличилось на 6,3%; а содержание кортизола составило 15,2 нмоль/л, что на 2% больше по сравнению со значениями, полученными в начале эксперимента. Данные представлены в таблице 6.
Таким образом, анализ полученных результатов показал отсутствие существенных изменений в биохимических показателях слюны, что, очевидно, связано с благоприятно протекающей адаптацией к действию факторов производственной среды повреждающего воздействия.
Вторым этапом эксперимента также предусматривалась оценка психофизиологического состояния металлургов. Нами было установлено, что показатель самочувствия у металлургов снизился на 4,8%; а показатели активности и настроения на 1,6% и 7,1% соответственно (табл. 7). Таким образом, полученные результаты указывают на резистентность организма металлургов к влиянию неблагоприятных условий профессиональной деятельности и отражают удовлетворительное протекание процесса адаптации.
Известно, что параметры некоторых физиологических систем и функций при выполнении задач профессиональной деятельности могут изменяться в широком диапазоне и даже многократно, без ущерба для качества выполняемой работы и состояния здоровья. С целью изучения влияния соче-танного воздействия факторов производственной среды и трудового процесса на организм металлургов в процессе трудовой деятельности вторым этапом эксперимента нами было предпринято обследование группы испытуемых сразу же после завершения рабочей смены.
Анализ биохимических показателей слюны выявил значительные изменения в концентрациях электролитов, глюкозы и кортизола. Изменения концентрации электролитов натрия и калия носили разнонаправленный количественный характер. Это обстоятельство послужило основанием установить 4 типа их динамики. В соответствии с выявленным биохимическим типом все металлурги были разделены на 4 группы.
К первой группе были отнесены 11 % металлургов, для которых был характерен I тип динамики количественных показателей слюны. У них отмечались незначительные изменения содержания всех исследуемых биохимических компонентов слюны. Концентрация натрия понижалась на 6% по сравнению со значением, полученным перед началом рабочей смены, а концентрация калия повышалась на 9,4%. Содержание глюкозы и кортизола также повышалось, соответственно, на 14,7% и 11,8% .
Данные эксперимента представлены в таблице 8 и проиллюстрированы рисунком 1.
Отсев грубых погрешностей
Повышение ритма жизни, урбанизация с ее отрицательными экологическими последствиями, коренные социально-экономические и политические преобразования и в этой связи соответствующее нарастание интенсивности и усложнение характера взаимоотношений между людьми значительно повысили нагрузку на жизнеобеспечивающие системы организма (Агаджанян Н.А., Катков А.Ю., 1990).
Профессиональная деятельность человека в значительной степени связана с воздействием на организм как физической нагрузки, так и нервно-эмоционального напряжения, а в определенных производственных условиях он испытывает воздействие необычных факторов в окружающей среды, оказывающих влияние на его общее состояние, самочувствие и работоспособность. Такие факторы окружающей среды относятся к экстремальным факторам - к крайним и жестким условиям среды, неадекватным врожденным и приобретенным свойствам организма (Матюхин В.А., Разумов А.Н., 1999).
Чрезвычайно важным является системное исследование физиологических функций и деятельности человека в условиях современного производства, с целью поиска путей оптимизации орудий, условий и процессов труда.
В связи с вышеизложенным представлялось актуальным исследование состояния функциональных показателей и адаптационных возможностей организма человека в условиях профессиональной деятельности.
Целью настоящей работы явилось изучение направленности адаптационных реакций у лиц, занятых в сфере металлургического производства, в ответ на экстремальные факторы воздействия, определение пороговости компенсаторных механизмов адаптации в зависимости от функционального состояния организма и прогнозирование их устойчивости, а также усовершенствование методов тестирования уровня адаптации организма к неблагоприятным условиям внешней среды.
В соответствии с этой целью в реальных условиях профессиональной деятельности у металлургов различных рабочих специальностей были изучены показатели сердечно-сосудистой системы и биоэлектрическая активность сердца; а также изменения содержания ионов натрия, калия, глюкозы и кор-тизола в слюне. Произведена оценка психофизиологического состояния организма рабочих металлургического производства, проведен сравнительный и корреляционных анализ физиологических показателей с количественными критериями эмоционального напряжения по психофизиологическим параметрам. Было осуществлено математическое моделирование процесса адаптации методом корреляционного и множественного регрессионного анализа на основе объединенных в единый спектр показателей физиологического и психофизиологического исследования под воздействием экстремальных факторов на организм рабочих металлургического производства. Разработаны профилактические мероприятия с целью предупреждения истощения адаптационных ресурсов организма.
Профессиональная деятельность человека, в зависимости от интенсивных и необычных условий труда, способствует резкому изменению уровня регуляции единого гомеостатического механизма и в конечном итоге срыву адаптации.
Одним из промышленных предприятий, в котором имеют место такие условия труда, является металлургическое производство (Косарев В.В. с соавт., 1998; Петров Г.А., 1999). Занятые в металлургической промышленности люди сталкиваются со следующими профессиональными факторами повреждающего воздействия: загазованность, запыленность, тяжелая физическая нагрузка, гипертермия, эмоциональное напряжение (Гетьман П.И., 1982).
Исследования проводились на крупном металлургическом предприятии г. Липецка - ОАО «НЛМК». В качестве контингента обследуемых были выбраны рабочие кислородно-конвертерного цеха.
Среди множества комбинаций биохимических и психофизиологических тестов были отобраны наиболее современные, информативные и нетрудоемкие и объединены в единый спектр, а также разработаны методики по их применению. Нами была произведена количественная оценка психофизиологических параметров, а также посредством математических методов проанализировано влияние вышеуказанных параметров на биохимию слюны. Комплекс методов, используемых при оценке функционального состояния контингента обследуемых, занятых в металлургической промышленности, наряду с диагностикой состояния человека, позволяет выявить профессиональные предпатологии, связанные с влиянием профвредностей - загазованности, запыленности и некоторых других, прогнозировать возможные нарушения здоровья, нормировать труд, производить рациональный отбор кадрового состава.
